Institut f ur Kernphysik Technische Hochschule ... - GSI WWW-WIN

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