Institut f ur Kernphysik Technische Hochschule ... - GSI WWW-WIN
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1. Einleitung<br />
vertretbarem Aufwand an Zeit vorherzusagen. Hier bieten sich emiprische Formeln und analytische Modelle<br />
an. Systematiken, wie sie bisher n<strong>ur</strong> aus Fragmentationsdaten f<strong>ur</strong> leichtere Systeme gewonnen werden konnen,<br />
sind allerdings n<strong>ur</strong> in begrenztem Umfang und in der Nahe der Stutzstellen gut verwendbar. Z<strong>ur</strong> Beschreibung<br />
der Fragmentation schwerer Kerne, insbesondere wenn auch Spaltung als Zerfallskanal wahrscheinlich wird,<br />
sind sie n<strong>ur</strong> sehr bedingt sinnvoll anzuwenden. Generalisierende und weitergehende Aussagen z<strong>ur</strong> Planung und<br />
D<strong>ur</strong>chfuhrung von Experimenten sind also n<strong>ur</strong> d<strong>ur</strong>ch den Einsatz entsprechender physikalischer Modellvorstellungen<br />
und einen Vergleich mit gemessenen Daten zu gewinnen. In der Nieder-, Mittel- und Hochenergiephysik<br />
gibt es hierzu verschiedene Konzepte z<strong>ur</strong> Beschreibung der Reaktionen zwischen schweren Kernen, die jeweils<br />
dem speziellen Charakter der Wechselwirkung Rechnung tragen. Im allgemeinen parametrisieren die verschiedenen<br />
Modelle nach dem Sto parameter, trennen also Bereiche unterschiedlichen Grades der Annaherung der<br />
beiden Reaktionsparameter aneinander. Eine analoge Unterteilung ergibt sich bei Betrachtung der in den Fragmentationsprodukten<br />
deponierten Anregungsenergie E* infolge der Wechselwirkung.<br />
Ein wichtiges Ziel dieser Arbeit ist deshalb { neben der Untersuchung der Isotopentrennung { die systematische<br />
Untersuchung des Fragmentationsprozesses und der zu seiner Beschreibung angewandten Modelle. D<strong>ur</strong>ch den<br />
Vergleich der gewonnenen Daten mit den theoretischen Vorstellungen wird einerseits der physikalische Vorgang<br />
genauer untersucht, das Verstandnis und die Vorstellung von der Fragmentation vertieft und andererseits die<br />
Planbarkeit zukunftiger Experimente mit exotischen Strahlen erleichtert. Der zweite Teil der Arbeit beschaftigt<br />
sich deshalb mit der Messung zweier f<strong>ur</strong> die Projektilfragmentation wesentlicher physikalischer Gro en: der<br />
Fragmentations-Wirkungsquerschnitte und der Breiten der Parallelimpulsverteilungen. Eine Diskussion der Ergebnisse<br />
im Rahmen verschiedener Modelle schlie t sich jeweils daran an.<br />
Die Untersuchung der Eigenschaften einzelner Isotope erfordert grundsatzlich eineTrennung nach deren Massenzahl<br />
und nuklearer Ladung und baut insofern auf den Ergebnissen des ersten Abschnittes auf. Die Fragmentations-Wirkungsquerschnitte<br />
bilden einen indirekten Zugang zu der Anregungsenergie, die in der nuklearen<br />
Kollision zwischen Projektil- und Targetkern im Produktionstarget auf die Reaktionspartner ubertragen wird.<br />
Die bislang experimentell verfugbaren Informationen uber ihre Gro e sind noch recht unvollstandig, weshalb<br />
eine genauere Bestimmung notwendig erscheint. Dazu sind Experimente notwendig, die dem speziellen Charakter<br />
der Fragmentation relativistischer Schwerionen Rechnung tragen. Der FRS bietet hier die z<strong>ur</strong> Zeit einmalige<br />
Moglichkeit, gerade d<strong>ur</strong>ch die Untersuchung der sehr peripheren Reaktionen einen besonders genauen Einblick<br />
in die Kinematik der Reaktion zu gewinnen. Mit ihm ist es moglich, d<strong>ur</strong>ch die Auswahl unterschiedlicher Klassen<br />
von Reaktionsprodukten gezielt Bereiche verschiedener Anregungsenergie zu untersuchen. So werden die<br />
Fragmente mit Kernladungs- und -massenzahlen in der Nahe des jeweiligen Projektils mit niedrigeren Anregungsenergien<br />
gebildet als entsprechende Kerne mit gro erem Massenverlust in der Reaktion. Aussagen uber<br />
die wahrend der nuklearen Kollision deponierte Anregungsenergie sind dort aufgrund des dominierenden Einusses<br />
der Teilchenabdampfung kaum noch moglich. D<strong>ur</strong>ch die Wahl geeigneter transparenter Modelle und den<br />
Vergleich mit den experimentellen Daten konnen dann Ruckschlusse auf die Anregungsenergie gezogen werden.<br />
Im Gegensatz z<strong>ur</strong> Anregungsenergie, uber die n<strong>ur</strong> indirekt d<strong>ur</strong>ch einen Vergleich mit Modellrechnungen Aussagen<br />
extrahiert werden konnen, sind die Impulse der Projektilfragmente direkten Messungen im Experiment<br />
zuganglich: Die Parallelimpuls-Verteilungen lassen sich aus den Ortsverteilungen in der dispersiven Mittelebene<br />
des Fragmentseparators bestimmen. Dabei wird die konventionelle Vorstellung einer universellen Beschreibung<br />
der Impulsbreiten allein als Funktion des Massenverlustes in der Reaktion, wie sie beispielsweise von Goldhaber<br />
[Gol74] undvon Morrissey [Mor89] vorgeschlagen wird, kritisch uberpruft. Es wird sich zeigen, da die<br />
Teilchenverdampfung als Abregungsmechanismus { abhangig von der Anregungsenergie der Fragmente{einen<br />
wichtigen Ein u auf diese Gro e hat. Die Untersuchung der Breiten der Parallelimpulsverteilungen und die<br />
daraus gewonnenen Schlu folgerungen gehen direkt in die technische Entwicklung bzw. den Betrieb des FRS<br />
ein, da auch die Funktionsweise des Apparates davon abhangig ist.<br />
Im letzten Teil der Arbeit werden die aus den vorangegangenen Kapiteln gewonnenen Informationen und Erfahrungen<br />
unter anderem z<strong>ur</strong> instrumentellen Weiterentwicklung und Verfeinerung der Diagnosemoglichkeiten<br />
am FRS genutzt. Die Anwendung auf weitere geplante bzw. bereits d<strong>ur</strong>chgefuhrte Experimente z<strong>ur</strong> Niederenergiespaltung<br />
relativistischer Sekundarstrahlen bildet den Schlu .<br />
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