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Masterarbeit Messung von neutronen-induzierten Wirkungsquerschnitten

Zur Interpretation der Bestrahlungsgeschichte von Meteoriten, wie zum Beispiel die Zeit seit der Asteroidenkollision, ob es weitere Aufbrüche gab und/oder wie lange der Meteorit bereits auf der Erde liegt, werden detaillierte Daten für bestimmte Kernreaktionen benötigt. Dabei sind vor allem Reaktionen mit Protonen und Neutronen von Bedeutung. Aufgrund ihrer elektrischen Ladung können Protonen recht einfach auf hohe Energien beschleunigt werden. Daher ist es nicht erstaunlich, das sWirkungsquerschnitte für protonen-induzierte Reaktionen bereits recht gut bekannt sind. Anders sieht die Situation für neutronen-induzierte Anregungsfunktionen aus. Quasi-monoenergetische Neutronen lassen sich erst seit kurzer Zeit generieren. Daher sind die entsprechenden Wirkungsquerschnitte bisher nicht oder nur sehr schlecht bekannt. Das ist besonders problematisch, da die Kernreaktionen in Meteoriten und der Mondoberfläche durch Neutronen dominiert werden.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Radioökologie und Strahlenschtuz der Universität Hannover wurden verschiedene Bestrahlungsexperimente mit quasi-monoenergetischen Neutronen durchgeführt. Die bestrahlten Proben sind nun auf ihre Edelgasgehalte 3He, 4He, 21Ne und 22Ne zu messen. Wegen der geringen Gasmengen liegt die Herausforderung auf der Minimierung des Untergrundes. Mit Hilfe der gemessenen Gasmengen und unter Verwendung der bekannten Neutronenspektren lassen sich die Wirkungsquerschnitte als Funktion der Neutronenenergie durch mathematische Entfaltungsmethoden berechnen.

In dieser Arbeit sollen die Wirkungsquerschnitte neutronen-induzierter Anregungsfunktionen für die Targetelemente Mg, Al und Si im Energiebereich von den jeweiligen Reaktionsschwellen bis hin zu 180 MeV ermittelt werden. Auf Grundlage der neuen Daten sollen mit Hilfe existierender Modelle die Raten für die Produktion kosmogener Nuklide in Meteoriten berechnet werden. In dieser Arbeit werden nicht nur die Grundlagen der Edelgasmassenspektrometrie sondern auch einige interessante kernphysikalische Grundlagen vermittelt.

Kontakt

Prof. I. Leya
+41 31 631 44 13
ingo.leya@space.unibe.ch