Nükleer reaksiyonların astrofizik uygulamalarında hedef kalınlığına bağlı olarak etkin demet enerjisinin hesaplanması

Abstract

NÜKLEER REAKSİYONLARIN ASTROFİZİK UYGULAMALARINDA HEDEF KALINLIĞINA BAĞLI OLARAK ETKİN DEMET ENERJİSİNİN HESAPLANMASI Seda Kutlu Anahtar Kelimeler: Çekirdek sentezi, reaksiyon hıza, reaksiyon tesir kesiti, durdurma gücü, efektif enerji, astrofiriksel S-faktör Özet: Bu tezde amaç nükleer reaksiyonların nükleer-astrofizik uygulamalarında, hedef kalınlığına bağlı olarak etkin enerjiyi tanımlamak ve hesaplayabilmektir. Efektif enerjinin tanımı, ilgilenilen nükleer reaksiyon sayısının yarısının gerçekleştiği hedef kalınlığının enerji cinsinden değeridir. Bu çalışmadaki efektif enerji hesaplamaları, p-prosesinde önemli olan bazı deneylerde ölçülmüş olan tesir kesitlerine uygulanmıştır. İnce hedeflerle yapılan nükleer reaksiyon deneylerinde, çoğu parametrelerin hedef kalınlığına bağlı değişimi ihmal edilse de, gelen parçacık hedef içerisinde ilerlerken, enerjisinde bir azalma söz konusudur. Reaksiyon tesir kesiti enerjinin bir fonksiyonu olduğundan, ölçülen tesir kesitlerine karşılık gelen enerjilerin en doğru değerlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu yüzden ince hedef kullanılan deneylerde, gelen parçacıkların enerjilerinde ortalama bir değer yaklaşımı yapılması gerekebilir. Gelen parçacık hedefin içinde, reaksiyon gerçekleşinceye kadar enerji kaybına uğrayacağından, saniyede gelen parçacık sayısının enerjiye bağımlılığım ihmal edebilmek için hedef yeterince ince seçilir. Birim kalınlık basma kaybedilen enerji, durdurma gücü ile ifade edilir. înce hedef yaklaşımında, enerjinin değiştiği aralık küçük olduğundan, durdurma gücü, hedef boyunca sabit kabul edilebilmektedir. Bu durumda analitik hesaplamalardaki integraller kolay hesaplanabilir hale gelmektedir. Bu alanda yapılan deneylerin amacı, teorik modellerin doğruluğunu incelemek ve modeldeki eksiklikleri gidermek için veriler sağlamaktır. Bu çalışmada, p-prosesinde önemli olan 106Cd(a,y)I10Sn, 112Sn(a,y)1I6Te ve 63Cu(a,y)67Ga deneylerinde hesaplanmış olan tesir kesitleri için, efektif enerji değerleri hesaplanmış ve sonuçlar Non-Smoker değerleriyle karşılaştırılmıştır. Non-Smoker, a tesir kesiti değerlerini teorik olarak hesaplayan Hauser-Fesbach Modelinin kullanıldığı bir bilgisayar kodudur. Enerjilerde düzeltme yapıldığında, deneysel sonuçların modeldeki sonuçlara biraz daha yaklaştığı gözlenmiştir. ıı

CALCULATION- OF THE EFFECTIVE BEAM ENERGY DEPENDING ON THE TARGET THICKNESS IN ASTROPHYSICAL APPLICATIONS OF NUCLEAR REACTIONS Seda Kutlu TCeywords: Nucleosyntihesis, reaction rate, reaction of cross section, stopping power, effective energy, astrophysical S-factor Abstract: The objective of this thesis is to define and calculate the effective energy depending on the target thickness in astrophysical applications of non-resonant nuclear reactions. The effective energy corresponds to a beam energy in the target at which one-half of the yield for the full target thickness is obtained. In this study, effective energy calculations have been applied to cross section results of some nuclear reaction measurements relevant to p-process. Although changes in many parameters depending on the target thickness are neglected, there is a decrease in the beam energy through the target. Since the cross section is a function of energy, it is very crucial to determine the most relevant beam energies corresponding to measured cross sections. Therefore, an average value approach in the beam energy is required for experiments in which thin targets are used. At sub-Coulomb energies the cross section drops steeply with decreasing beam energy, mainly because of the Coulomb barrier. The energy change of the beam in the target is defined with the stopping power, which is the ratio of the energy change to the quantity (dE/dx) of matter traversed by the particle. Stopping power is an energy dependent parameter, however, it is nearly constant over the small energy interval, in such a thin target approach. The objective of non-resonant reaction experiments in the field of nuclear astrophysics is to test the reliability of the statistical models. In this study, the beam effective energies have been calculated for the 106Cd(a,y)110Sn, 112Sn(a,y)116Te, and 63Cu(a,y)67Ga cross sections that had been measured, and the results have been compared with predictions of the statistical model code NON-SMOKER. After the corrections to the beam energies, it is observed that the experimental results get closer to the predicted results. m