Coulombanregung von 180/181Ta und die Nukleosynthese von 180Ta im s-Prozess

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit ist auf das extrem seltene Isotop
180Ta gerichtet. 180Ta ist eines der wenigen Isotope, dessen
Nukleosynthese unklar ist. Als weitere Besonderheit liegt 180Ta in
der Natur in einem isomeren Zustand vor. Eine wichtige
Fragestellung dieser Arbeit ist, ob Zwischenzust¨ande im 180Ta
existieren, die das Isomer mit dem unstabilen Grundzustand koppeln.
Die Existenz solcher Zustaende kann Auswirkungen auf die
Nukleosynthese von 180Ta in heißen Entstehungsszenarien wie dem
s-Prozess haben, da ueber thermisch anregbare Zwischenzustaende das
Isomer in den Grundzustand entvoelkert werden koennte. Durch
Coulombanregung sollten moeglichst viele Zust¨ande im 180Ta
entdeckt und auf ihr moegliches Wirken als Zwischenzustaende
untersucht werden. Im ersten Teil der Arbeit wird ein zu diesem
Zweck am Niels-Bohr-Institut in Risø, Daenemark, durchgefuehrtes
Coulombanregungs-Experiment beschrieben, bei dem 180Ta erstmals
gammaspektroskopiert werden konnte. Ein an 180Ta angereichertes und
ein nicht angereichertes Tantaloxidtarget wurden mit
58Ni-Projektilen mit einer Energie von 225 MeV bestrahlt. Durch den
Vergleich dieser Spektren konnten die auf dem Isomer im 180Ta
aufbauende Rotationsbande sowie Zust¨ande, die wahrscheinlich zu
zwei γ-Vibrationsbanden gehoeren, gefunden werden. In dem
mitspektroskopierten Isotop 181Ta konnten neue Uebergaenge entdeckt
werden, die den bisher unbekannten γ-Vibrationsbanden zugeschrieben
werden. Aus den gemessenen γ-Intensitaeten wurden die
Uebergangsmatrixelemente zwischen den gefundenen Zustaenden von
180Ta und 181Ta bestimmt. Der zweite Teil der Arbeit stellt ein am
Muenchener Tandem-Beschleuniger durchgef uehrtes
Aktivierungsexperiment zur Suche nach Zwischenzustaenden im 180Ta
vor. In diesem Experiment wurden angereicherte und nicht
angereicherte Tantaloxidtargets mit 36S- und 64Ni-Projektilen bei
verschiedenen Energien bestrahlt und die gestreuten 180Ta-Kerne in
Folien aufgefangen. Nach der Bestrahlung waren in den Folien
Grundzustandszerf¨alle von 180Ta-Kernen nachweisbar. Das Experiment
zeigt, dass Coulomb-anregbare Zwischenzustaende im 180Ta
existieren, die das Isomer mit dem Grundzustand koppeln. Um die
Multipolaritaet der Anregung und die Energie der Zwischenzustaende
zu bestimmen, wurden fuer drei Kopplungsmodelle (K-verbotenes-,
γ-Vibrations- und Oktupol-Vibrations-Kopplungsmodell) die
¨Ubereinstimmung mit den experimentellen Daten getestet. Im dritten
Teil der Arbeit wird die Nukleosynthese von 180Ta im s-Prozess mit
und ohne Beruecksichtigung von Zwischenzustaenden diskutiert. Die
Rechnungen im Fall von Zwischenzustaenden zeigen, dass die
Nukleosynthese von 180Ta durch den klassischen s-Prozess erklaert
werden koennte.