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Attraktive Physik WS 11/12 Experimentelle Kernphysik Arbeitsgruppe Prof. Th. Kröll Arbeitsgebiete Kernspektroskopie - Exotische Kerne - Evolution der magischen Zahlen Kernreaktionen - Streuexperimente - Aufbruchreaktionen Entwicklung von Detektoren und Analysemethoden

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Attraktive Physik WS 11/12Experimentelle Kernphysik Arbeitsgruppe Prof. Th. Kröll

Arbeitsgebiete

• Kernspektroskopie - Exotische Kerne - Evolution der magischen Zahlen

• Kernreaktionen - Streuexperimente - Aufbruchreaktionen

• Entwicklung von Detektoren und Analysemethoden

10. Februar 2012 | Attraktive Physik | TU Darmstadt - Institut für Kernphysik | Thorsten Kröll | 2

GSI … und in Zukunft FAIR

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

10. Februar 2012 | Attraktive Physik | TU Darmstadt - Institut für Kernphysik | Thorsten Kröll | 3

CALIFA @ R3B

CALIFA -Kalorimeter für γ-Quanten und Protonen

CsI-Kristalle mitAPD-Auslese

Neue Szintillatormaterialien, z.B. LaBr3

Bachelor-ArbeitC. Henrich (2011)

60Co-Quelle

10 mm

10. Februar 2012 | Attraktive Physik | TU Darmstadt - Institut für Kernphysik | Thorsten Kröll | 4

Beispiel für typisches Experiment

Neutron-Knockout aus 56TiE ≈ 500 MeV/A, Intensität = 1/s

GXFP1A: p1/2

KB3G: f5/2

Longitudinalimpuls [MeV/c]

∆L=1

∆L=3

34

40

28

Neue magische Zahl N=34 in neutronenreichen Kernen?Auf welchem Orbital sitzen die Valenzneutronen?

?

38?

2

≥∆⋅∆ px

(Z=22)

Neutronenorbitale

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EXL@ESR … und später FAIR

EXLStreuexperimente im Ring ESR

gespeicherter Kerne mit einem Gastarget

... Recycling exotischer seltener Kerne!!!

Hochsegmentierter Si-Detektor• Energie und Streuwinkel von Teilchen• Teilchenidentifizierung mit Pulsformanalyse• UHV-kompatibel

Typisches Experiment (2012):1H(56Ni, 56Ni)1H

Nukleonenverteilung

Z = N = 28

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Aufbruchreaktionen an leichten Kernen

• Elektroneninduzierter Aufbruch leichter Kerne• Rückschlüsse auf Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung, z.B. Drei-Körper-Kräfte

e-

e-’

HpeeHe 23 )',( −−Elektronspektrometer

QCLAM

S-DALINAC

Si-Detektoren

SupraleitenderElektronenbeschleuniger

S-DALINACim IKP der TUD

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REX-ISOLDE@CERN

Genève

Mont Blanc

Jura

Lac Léman

LHC

Meyrin campus

ISOLDE

Jura

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Experimente bei REX-ISOLDE

Radioaktive Strahlen mit Energien bis 3 MeV/A

Beispiel: γ-Spektroskopie von 128Cd (Z=48, N=80)• 12 Neutronen mehr als letztes “stabiles” Cd-Isotop ... nahe bei r-Prozess-Kern 130Cd• Vermessung elektromagnetischer Eigenschaften (B(E2)-Wert, Q2) ... Änderung von Schaleneffekten???

128Cd: 2+ → 0+

MINIBALL

24 HPGe-Detektoren

Intensität ≈ 1000/s

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Transfereaktion: 3H(30Mg, 32Mg)1H

Analogon zu Knockout-ReaktionenWinkelverteilung der Protonen

Drehimpulsübertrag ∆L

Orbital / Spinzuordnung

T-REXSiliziumdetektor für geladene Teilchen

N=20

∆L=0

Neutronen oberhalb desN=20 Abschlusses

T-REX@MINIBALL

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… andere Laboratorien

LN di Legnaro (Italien)

JYFL (Finnland)

RIKEN (Japan)

MLL München

ILL Grenoble (Frankreich)

KVI Groningen (Niederlande)

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Bachelor-Arbeiten

Beispiele aus dem letzten Jahren:• Charakterisierung von Si-Detektoren für Experimente am S-DALINAC Anna-Lena Hartig (2010)• Untersuchung der Temperaturabhängigkeit einer Avalanche Photodiode Peter Schnauber (2011)• Messungen mit LaBr3:Ce Szintillatoren gekoppelt an Si-APDs Corinna Henrich (2011)

Auswahl von aktuell angebotenen Themen• Entwicklung eines LED-Testsystems für CALIFA • Test von Szintillationsdetektoren und Ausleseelektronik, Zeitauflösung von schnellen BaF2- und LaBr3-Kristallen • Charakterisierung eines Si-Streifendetektors für Experimente am ESR• Programmierung eines 5 GSamp/s CAEN-Digitizers für Pulsformanalyse• Optimierung eines ladungsempfindlichen Vorverstärkers für Zeitmessungen• Zerfallsspektroskopie von 144Xe

… es findet sich für (fast) jedes Interesse ein geeignetes Thema

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Was bieten wir?

• Miniforschung Hineinschnuppern in den „Forschungsbetrieb“ der Gruppe … während des Semesters oder in der vorlesungsfreien Zeit • Bachelor- und Master-Arbeiten Eigenständige Forschungsarbeit; eingebunden in die Arbeitsgruppe • Doktorarbeiten

… in einem interessanten internationalen Umfeld

Was erwarten wir?

• Neugier … etwas Neues entdecken oder entwickeln zu wollen• Engagement … eine Fragestellung lösen zu wollen• Teamwork

10. Februar 2012 | Attraktive Physik | TU Darmstadt - Institut für Kernphysik | Thorsten Kröll | 13

Was bieten wir?

• Miniforschung Hineinschnuppern in den „Forschungsbetrieb“ der Gruppe … während des Semesters oder in der vorlesungsfreien Zeit • Bachelor- und Master-Arbeiten Eigenständige Forschungsarbeit; eingebunden in die Arbeitsgruppe • Doktorarbeiten

… in einem interessanten internationalen Umfeld

Was erwarten wir?

• Neugier … etwas Neues entdecken oder entwickeln zu wollen• Engagement … eine Fragestellung lösen zu wollen• Teamwork

… schauen Sie einfach mal vorbei!!!