Messung der Reaktion 2H(p,pp)n bei 16 MeV in mehreren Konfigurationen und Vergleich mit Faddeevrechnungen sowie der Reaktion 2H(n,nn)1H

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden experimentelle Wirkungsquerschnitte fuer die Dreinukleonen-Aufbruchreaktion 2H(p,pp)n bei E_p = 16 MeV bestimmt. Es wurden die drei kinematisch ausgezeichneten Konfigurationen Endzustandswechselwirkung (FSI), Intermediate Star (IST) und Coplanar Star (CST) untersucht. Endzustandswechselwirkung bedeutet eine verschwindende Relativenergie zwischen zwei der drei Nukleonen im Ausgangskanal. Star-Konfigurationen sind kinematisch ausgezeichnete Situationen, in denen im Schwerpunktsystem die drei in einer Ebene liegenden Vektoren der Nukleonenimpulse durch Azimutwinkel von jeweils 120 Grad getrennt sind und identischen Betrag haben. Die Auswahl der Konfigurationen ist vor allem motiviert durch eine Messung des neutroneninduzierten Deuteronen-Aufbruchs bei E_n = 16 MeV. Die in dieser Messung bestimmten Wirkungsquerschnitte haben in der FSI-Situation eine unerwartet grosse Diskrepanz zwischen theoretischer Vorhersage und experimentellen Ergebnissen gezeigt, obwohl die FSI bis zu dieser Messung als eine der am besten beschriebenen kinematischen Konfigurationen galt. Die Messung der Star-Konfigurationen ermoeglicht ausserdem einen Vergleich der Neutronendaten mit den neugewonnen Protonendaten. Die in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse der Theorie sind Vorhersagen fuer den n-d-Aufbruch, da sie die Coulombwechselwirkung nicht beruecksichtigen. Die Vergleiche zwischen p-d- und n-d-Aufbruchdaten unter identischen kinematischen Situationen geben daher wichtige Hinweise auf moegliche Einfluesse der Coulombkraft. Die Messungen wurden am 10 MV Tandem-Van de Graaff-Beschleuniger am Institut fuer Kernphysik der Universitaet zu Koeln durchgefuehrt. Zu diesem Zweck wurde ein neuer Koinzidenz-Analysator fertiggestellt, getestet und eingesetzt. Der neue Analysator ist in Bezug auf Anzahl und Kombination der gewuenschten Koinzidenzen frei programmierbar, ermoeglicht wesentlich mehr gleichzeitig aufzunehmende Koinzidenzen und ist wesentlich kompakter und wartungsaermer als sein Vorgaenger. Das System brachte waehrend dieser und weiterer Messungen die erwuenschten Ergebnisse und erlaubte, wegen einer deutlichen Reduzierung des Betreuungsaufwandes, eine laengere effektive Messzeit am Beschleuniger. Die im Listmode vorliegenden Ergebnisse der Messungen wurden vor allem durch das Programm-Paket PAW (Physics Analysing Workstation) aus den Laboren von CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire) ausgewertet. Die experimentellen Wirkungsquerschnitte wurden mit theoretischen Vorhersagen verglichen, die auf Faddeevrechnungen basieren. Die Faddeev-Theorie nutzt bekannte NN-Mesonenaustausch-Praezisionspotentiale (hier das CD-Bonn NN-Potential) und fuegt diesen zum Teil eine 2pi-Austausch-Dreikoerperkraft hinzu. Die in dieser Arbeit eingesetzte Dreikoerperkraft basiert auf dem Tucson-Melbourne-Potential. Die Ergebnisse brachten die erwartete Bestaetigung der Theorie in der FSI-Situation und stellen damit die Ergebnisse der FSI-Messung der n-d-Aufbruchreaktion in Frage. Die Wirkungsquerschnitte der Star-Konfigurationen sind im Rahmen ihrer Fehler in guter Uebereinstimmung mit der Theorie. Die analogen Neutronendaten liegen sowohl ueber den Daten dieser Messung als auch ueber der Theorie. Die Unterschiede zwischen den Neutronen- und den Protonendaten lassen vermuten, dass sich dort der Einfluss der Coulombwechselwirkung bemerkbar macht.