In-113`ün alfa yakalama reaksiyonu ve nükleer astrofizikteki yeri

Abstract

P-proses çekirdek sentezini modellemek için, kararlı ve karasız çekirdekleri içeren binlerce nükleer reaksiyonun oluşturduğu büyük bir ağ gerekmektedir. Reaksiyon tesir kesitlerinden hesaplanan söz konusu astrofiziksel reaksiyon hızları, bu reaksiyon ağı için gerekli girdilerdir. Ancak demirden ağır çekirdeklerin yüklü-parçacık etkimeli reaksiyonları için deneysel veriler oldukça azdır. Şimdiye kadar birçok proton yakalama reaksiyonu yapılmışken, çok az miktarda, (özellikle de düşük kütle bölgesinde) alfa yakalama reaksiyonu yapılmıştır. Deneysel verilerin az olması nedeniyle p-proses çekirdek sentezi simülasyonları ve ilgili reaksiyon hızlarının hesaplanması, daha çok Hauser-Feshbach istatistiksel model hesaplamalarından elde edilen teorik tesir kesit hesaplamalarına bağlıdır. Hauser-Feshbach Tesir kesiti hesaplamaları, orta ağırlıktaki proton yakalama reaksiyon ölçümleri için tipik olarak deneysel verilerle iki kata kadar uyum içindeyken, alfa yakalama reaksiyonları için hesaplanan tesir kesitleri, deneysel olarak bulunan değerlerden oldukça yüksektir. Bu nedenle daha çok deneysel çalışmaya, özellikle de ağır çekirdekler için alfa yakalama tesir kesiti ölçümlerine ihtiyaç vardır.113In izotopu çekirdek sentezinde önemli olan p-çekirdeklerinden bir tanesidir. 113In(a,g)117Sb ve 113In(a,n)116Sb reaksiyon tesir kesitleri aktivasyon yöntemi ile Macaristan Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Merkezinde (ATOMKI) MGC 20E siklotronu kullanılarak ölçüldü. Reaksiyonlar astrofiziksel enerji aralığını kısmen içeren 8,66 MeV ile 13,64 MeV etkin kütle merkezi enerji aralığında gerçekleştirildi. Ölçülen tesir kesiti ve astrofiziksel S faktör sonuçları, üç farklı a+çekirdek potansiyeli kullanılarak elde edilen Hauser-Feshbach istatistiksel model hesaplamalarıyla karşılaştırıldı. Karşılaştırma sonucunda teorik olarak hesaplanan S faktör değerlerinin deneysel değerlerden oldukça farklı oldukları bulundu.

The modeling of p-process nucleosynthesis requires a large network of thousands of nuclear reactions involving stable and unstable nuclei. The relevant astrophysical reaction rates derived from the reaction cross sections are necessary inputs to this network. Unfortunately, experimental data for charged-particle induced reactions are scarce above iron. So far, while more proton capture reaction cross sections were studied, only a limited number of ?-capture reaction cross sections, mostly in the lower mass region, are available. Because of the inadequate number of experimental data, the p-process studies are therefore based mostly on Hauser-Feshbach statistical models to predict the reaction rates. Although the proton capture reaction measurements generally agree with the statistical model predictions within less than a factor of two, model predictions of alpha capture reactions are considerably higher compared to their measurements. Therefore, more experimental studies are needed, especially, alpha capture reactions in the higher mass region.The 113In is one of the important p-nuclei in nucleosynthesis. 113In(a,g)117Sb and 113In(a,n)116Sb reactions cross sections have been measured with the activation method at center of mass energies between 8.66 MeV and 13.64 MeV, close to the astrophysically relevant energy range. The experiments were carried out at the cyclotron accelerator of ATOMKI, Hungary. The activities were determined by off-line detection of the decay gamma rays with a HPGe detector. Measured cross sections and astrophysical S factor results are presented and compared with statistical model calculations using three different a+nucleus potentials. The comparison indicates that the theoretical S factor calculations are considerably different from experimental results.