Zeitschrift fiJr Physik 178, 268--286 (1964)

Aus dem Physikalischen Staatsinstitut, Hamburg, I. Institut fiir Experimentalphysik

Untersuchungen yon (d, V)" und (d, ~)-Reaktionen an W ~ und B n * Von

G. BREUER Mit 11 Figuren im Text (Eingegangen am 16. Oktober 1963)

Investigating reaction mechanisms, angular distributions and cross sections of the reaction B10(d, p) Bll have been measured in the energy interval from 1,4 to 3,3 MeV of deuteron energy. More detailed measurements than until known have shown, that besides the well known stripping mechanism with In= 1 contributions of compound nucleus formation are not neglectable. Especially at Ed= 2,3 MeV, Ex(C12)= 27,1 MeV, the effect of a single resonance contributes a great deal to the cross section of the groups Pl and P3- Further angular distributions and yield curves between 1,4 and 3,3 MeV have been measured in the (d, c0-reactions on B~0 and Btl, showing quite different behaviour for both target nuclei.

I. Einleitung Eine besondere Bedeutung far die Kernspektroskopie haben (d, p)und (d, n)-Reaktionen erlangt, mit deren Hilfe Spin, Parit~it und Einteilchenzustfinde vieler Kernniveaus aufgekl~irt werden konnten. Der Erfolg der Stripping-Theorie y o n BUTLEg 1, BHATIA, HUAN6, I-tUBY und NEWNS 2 mit der Bornschen Nfiherung ist &trch zahlreiche Experimente erwiesen, jedoch sind in vielen F~illen Abweichungen y o n der theoretischen F o r m bekannt. Diese Abweichungen der gemessenen Winkelverteilungen h a b e n erst in letzter Zeit teilweise eine D e u t u n g erfahren durch die Beriicksichtigung gest6rter Deuteron- und Protonwellen (D. W. B. A.) unter A n n a h m e geeigneter optischer Potentiale. I m Bereich niederer Energien sind bei den leichten Kernen die Verhfiltnisse dazu recht verwickelt durch die wechselnden Anteile y o n C o m p o u n d kernreaktionen. Interferenzen der ausgehenden Wellen y o n direkten Reaktionen mit denen aus dem Anteil y o n Zwischenkernreaktionen erschweren eine D e u t u n g der Ergebnisse. Sehr ausftihrliche Messungen * Dissertation (gekiirzt), Hamburg 1963. Auszugsweise vorgetragen auf der Physikertagung Hamburg 1963. 1 BUTLER, S. T.: Proc. Phys. Soc. (London) A208, 559 (1951). 2 BHATIA,A. B., K. HUANG, R. HUBY, and H. C. NEwNs: Phil. Mag. 43, 485 (1952).

Untersuchungen von (d, p)- und (d, c0-Reaktionen

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von Winkelverteilungen und Wirkungsquerschnitten sind n/Stig, um diese Effekte zu untersuchen und die Einftiisse etwa vorhandener Resonanzen aufzuklfiren. Zu dem Zweck wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Apparatur entwickelt, die zu langzeitigen Messungen yon Winkelverteilungen bei Kernreaktionen mit geladenen Teitchen geeignet ist. Untersucht wurden im Hinblick auf den Reaktionsmechanismus die ersten acht Protonengruppen yon der Reaktion B~~ 11, yon der zwischen t und 3 MeV schon einige MeBergebnisse bekannt sind. Das Ziel war, durch Messung einer Folge von Winkelverteilungen in kleinen Energieschritten Aussagen iiber feinere Effekte im Reaktionsablauf zu gewinnen. Dariiber hinaus k/Snnen die Messungen verglichen werden mit MeBresultaten aus der (d, n)-Spiegetreaktion, die yon anderen Autoren gemessen wurde, um daraus Schliisse zu ziehen auf die Ladungssymmetrie bei Kernreaktionen. Infolge der experimentellen Schwierigkeiten des :r weises war es bisher nicht m6glich, zuverl~issige Resultate yon (d, e)Reaktionen an B 1~ und B I1 zu erzMen. Wfihrend fiJr die Reaktion Bl~(d, ~)Be 9 noch keine Resultate yon Wirkungsquerschnitten und Winkelverteilungen vorlagen, sind die sehr wenigen, bislang vorhandenen Messungen der Reaktion an B ~~ keineswegs miteinander vereinbar und machten somit neue Messungen notwendig. Dies wurde durch Anwendung yon Si-Halbleiterz~ihlern hinreichend hohen Aufl6sungsverm6gens erm/Sglicht.

II. Beschreibung der Apparatur Die zur Verwendung am 3 MeV-van de Graaff des II. Physikalischen Instituts in Hamburg gebaute Apparatur dient zur Messung yon Winkelverteitungen mit geladenen Teilchen und besteht aus Stativ, Vakuumeinrichtung und Streukammer, wovon letztere in Fig. 1 im Schnitt abgebildet ist. Die besonderen Eigenschaften der Apparatur bestehen in folgendem: t. Einstellbar ist ein Winkelbereich yon 0 bis 155 ~ 2. Es lassen sich mehrere Targets gleichzeitig einbauen und w~hrend der Messung gegeneinander auswechseln. 3. Das im Strahl befindliche Target kann optisch kontrolliert und mit Hilfe eines Mel3fernrohres reproduzierbar auf Kammermitte eingestellt werden. 4. Vor den Detektor k6nnen wfihrend des Betriebes Absorberfolien verschiedener Dicke geschoben werden. 5. Die Apparatur kann ffir verschiedene Arten yon Teilchenz~hlern (Multiplier, Proportionalzfihler, Zfihlerteleskop, Halbleiterzfihler) verwendet werden, wobei der Zfihler auch im Vakuum angebracht werden kann. Das Messen im Winkelbereich um 0 ~ wird erm6glicht bei Montage des Zghlers am drehbaren Oberteil, well die Drehebene des Kammerz. Physik.~d. ~78 ~8

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G. BREOER:

deckels gegen die Strahlrichtung geneigt ist (12 ~ 10'), so dab die eingeschossenen Teilchen das Kammerinnere diagonal durchlaufen. Das Unterteil 1 (s. Fig. 1), das mit dem Eintrittflansch E an das Strahlrohr angeschlossen wird, tr/igt ein Kugellager, sowie eine Nut fiir den Dichtungsring. Auf diese Weise kann der Deckel bei Vakuumbetrieb genau zentrisch gedreht werden. AnschluBflansche am Oberteil dienen zur Anbringung yon Z~ihlern, die unter Umst~inden im Vakuum montiert werden k6nnen. Ist 7' ( = 12~ 10' oder 14~ der Winkel der Zfihlerachse

Fig. I. Streukammer im Schnltt. 1 Unterteil, 20berteil, 3 Isolator, 4 Targetrahmen, 5 Messlngring, 6 Zahnkranz zur I-Ialterung yon Absorberfolien. E Eintrittflansch

gegen die Drehebene, 7= 12~ i0' der Winkel der Drehebene mit der Richtung des einfatlenden Strahls, so berechnet sich der Laborwinkel O aus dem Zfihlerdrehwinkel q~ nach einfachen Beziehungen: cos O = cos ~ cos 7' cos q~+ sin 7 sin y'. Das Unterteil enthNt auger dem Eintrittrohr einen Anschlugflansch ftir einen Monitor sowie 13 weitere Bohrungen, von denen eine in Fig. 1 ersichtlich ist. Abgeschlossen werden die Bohrungen nach aul3en mit diinnen Fensterfolien. An diese kann yon auBen ein Z~ihler herangeschoben werden, der auf einem drehbaren Arm montiert ist. Eine genaue Zentrierung ( + 0,1 mm) auf Kammermitte ist gew~ihrleistet. Der Targethalter besteht aus einem Isolator 3 mit einem Getriebe, das eine Drehung der Targetrahmen 4 mit Hilfe einer nach augen geftihrten Plexiwelle erm/Sglicht. Der Isolator ist in einen Messingring 5 eingekittet, der durch

Untersuchungenyon (d, p)- und (d, c0-Reaktionen

27t

einen Simmerring abgedichtet wird. Bei Betrieb wird mit dem Targethalter die Ebene der Targets aus der Zeichenebene um 45 ~ herausgedreht. Die Einstellung des Targets erfolgt durch optische Justierung mit einem Mef3fernrohr und Beleuchtungseinrichtung. Das Target ist allseitig von einer zweiteiligen Dose umgeben, deren beide H/ilften isotiert befestigt sind und je eine Stromdurchftihrung besitzen. Nach elektrischer Verbindung beider Teile kann die in die Kammer einfallende Ladung gemessen werden. Das Einschieben yon Folien in den Strahlengang vor den Detektor geschieht mit Hilfe eines in den Kammerdeckel eingepaBten Ringes 6, an dessert Umfang verschiedene Folien angebracht werden k6nnen. Das Blendensystem besteht aus drei Tantalblenden, die starr mit der Kammer verbunden sind und mit dieser zusammen auf den einfallenden Strahl ausgerichtet werden. Bei einem Abstand yon 300 mm und einer Offnung von 0,6 mm definieren die ~iuBeren Blenden den Winkel 0 ~ mit einer Genauigkeit von 6'. Die mittlere Blende ist ein Steuerschlitz, durch den Richtungsabweichungen bei einer Dejustierung der Kammer elektronisch angezeigt werden. Ftir die zentrale Lage des Brennflecks ist eine Genauigkeit yon 0,2 mm erreichbar. Die dutch die Exzentrizit~t bedingte Raumwinkelkorrektur ist damit kleiner ats 0,5%. Die Untergrundstrahlung, die durch Streuung der einfatlenden Teilchert im Kammerinneren hervorgerufen wird, kann durch Anbringen eines kleinen Strahlf~ingers fast vollst/indig unterdriickt werden. Bei Messung mit Deuteronen ergibt sich bei Verwendung yon Plastikszintillatoren ein Untergrund, der yon (d+d)-Neutronen und -Protonen herrfihrt, und der somit auch durch Absorber nicht vollstfindig beseitigt werden kann. Die Elektronik ist mit konventionellen Mitteln zusammengestellt. Ftir die Halbleiterzfihler wurde ein Iadungsempfindlicher Vorverst~irker nach Art des ORNL Q 2069/3 benutzt. Als Hauptverstfirker dienten Hamner- oder Telefunken-Verstfirker. Die Impulse wurden einem 256KanaMmpulsh6henanalysator zugeftihrt. Wenn nicht das ganze Spektrum, sondern die Zfihlrate einer hinreichend gut aufl6sbaren Teilchengruppe interessierte, wurde die richtige Einstellung der EinkanalDiskriminatorschwellen durch Gaten des Vielkanals iiberwacht. Zum Protonennachweis wurden Multiplier RCA 6342 A verwendet mit Plastikkristallen NE 102 yon 30 mm ;~. Bei einer Dicke yon 0,5 bis 1 mm zeichnen sie sich durch eine besonders geringe Ansprechwahrscheinlichkeit fiir y-Strahlen aus. Zum Nachweis der c~-Teilchen wurden Si-Halbleiterzfihler selbst entwickelt. Mit hinreichend niederohmigem Material und nicht zu hoher Vorspannung gelingt es, gleichzeitig vorhandene Protonengruppen abzutrennen. Die Eichung der NE 102-Kristalle wurde mit Spektren aus der Messung der B 10(d, p) B 11.Reaktion vorgenommen. 18,

272

G. BREuER:

III. Messungen Zur Herstellung der Targets wurden 1000 A~ dicke Ni-Folien, die in kleine Rahmen eingespannt sind (s. Fig. 1), mit Bor-Isotopen B ~~ (96%) oder B ~1 (98,6%) bedampft. Die Herstellungsweise der Ni-Folien geht auf eine Arbeit yon BASHKIN und GOLDHABER3 zuriick. Die Schichtdicke des aufgedampften Bor-Isotops betrug zwischen 20 und 50 tag/cmz. Wie sich gezeigt hat, sind bei DeuteronenbeschuB die dutch die Targetunterlagen allein verursachten St~Srreaktionen vernachl~issigbar. Die Energiestabitit~it des Van de Graaff-Generators war bei den vorliegenden Messungen auf etwa 1% gew~ihrleistet. Die absolute Energieeichung geschah jeweils vor Inbetriebnahme der Anlage mit Hilfe der bekannten (p, n)-Schwellenreaktionen an Li 7, Be9, B la, und ist auf etwa 20 keV sicher. Die Einstellung und Oberwachung des hochstabilen Feldes des Ablenkmagneten geschieht durch Messung mit einer HaUSonde im Kompensationsverfahren. a) Messung tier Reaktion W ~ (d, p) W 1, Die Spektren, die bei dieser Reaktion entstehen, lassen bei geeignet gew~ihlten Kristalldicken und Absorbern die ersten neun Protonengruppen erkennen, die zu den entsprechenden Niveaus von B ~1 fiihren. Niveauschema s. AJZENBERGSELOVE und LAURITSEN4. Die Winkelverteilungen der einzelnen Protonengruppen ergaben sich dutch Aufnahme der Spektren in Winkelabstfinden yon 10 bis 15~ bei fester Energie mit dem Vielkanal. Die Auswertung der Spektren erfolgte graphisch durch Bestimmung der Fl~iche unter einem Peak des Teilchenspektrums. Auf diese Weise werden systematische Fehler durch ver~inderliche Aufl6sung vermieden. Die Reproduzierbarkeit mehrerer Messungen nach diesem Verfahren liegt bei etwa 2%. Nur fiJr die Gruppen P6 bis P8 wurde wegen des stfirkeren Untergrundes die PeakhShe als Mag fiJr die Z~ihlrate genommen. Die Gruppen p, und P5 bleiben unaufgel6st, jedoch ist, wie genauere Messungen s,6 gezeigt haben, die Intensitfit der Gruppep5 h~Schstens ~ derjenigen yon P4. Fig. 2 his 4 zeigen die Winkelverteilungender einzelnen Protonengruppen. Mit besonderer Sorgfalt wurde die Gruppepl gemessen, die gegeniJber Po mit nut etwa ~o Intensitfit auftritt. b) Messung tier Reaktion B1~ ~)Be 8. Eine Untersuchung der ~o-Gruppe (Qo = 17,8 MeV) dieser Reaktion wird erschwert dutch die relativ eng benachbarte Teilchengruppe ~t (Q1 = 14,9 MeV) sowie durch das kontinuierliche Spektrum aus dem 3-Teilchenzerfall B a~+ d ~ 3 c~. 3 4 s 6

BASHKIN,S., and O. QOLDHABER: Rev. Sci. Instr. 22, 112 (1951). AJZENBERG-SELOVE,F., and T. LAURITSEN: Nuclear Phys. I1, 1 (1959). Cox, S. A., and R. M. WILLIAMSON: Phys. Rev. 105, 1799 (1957). BILANIUK,O. M., and J. C. HENSEL: Phys. Rev. ][20, 211 (1960).

Untersuchungen yon (d, p)- und (d, a)-Reaktionen

273

Daher ist eine hohe Aufl~Ssung des Detektors n/ftig. Die Messung gelang in einigen F~itlen mit guten Si-p-n-Junctions. Trotz der Verwendung yon AI-Absorbern far die Streudeuteronen wird bei Messung in Vorw/irtsrichtung das Auft6sungsverm~Sgen der Junction zunehmend schlechter. Fig. 5 zeigt zwei Winkelverteilungen bei 1,75 und 1,80 MeV. Die

/2~

90 ~

98 ~ Fig. 2

0~

90 ~

F0 ~ Fig. 3

Fig. 2. Winkelverteiiungen tier Reakt[on Bin(d, p) B 1t ft~r die Protonengruppen Po und p~. - GemitteRe experJmentelle Werte. Die MeBpunkte liegen in der Reget in Intervallen < 15~ . . . . . Experimentelle Winkelverteilungen der Spiegelreakt/on BlO(d, n)C1~(0) nach Messungen yon Sr~MSS~N~5 _ . . . . Anpassung tier gemessenen Winkelverteilung bei 3,3 MeV dutch Butier-Kurve (t,~ = l , r o = 4,85f) unter Berficksichtigung eines isotropen Untergrundes. Die Kurven ffir Po sind im VorwP~rtsmaximum, die fSr P l bei 90 ~ auf I normiert Fig. 3. Winkelverteilungen der Reaktion B m ( d , p ) B it ffir die Protonengruppenp2, P3, P4 s. Die Kurven sind au[ 1 normiert Pdr P2 und P3 im Vorw~rtsmaximum, ffir P4 5 bei 90 ~ Siehe auch Text zu Fig.2

Messungen wurden bis zu Ea=2,6 MeV ausgef0hrt. Dabei zeigt sich unverfindert das Maximum bei 120~ w~hrend das Vorwfirtsmaximum far h6here Energien verschwindet, dieses aber wegen der erwghnten schlechteren Aufl~Ssung des Detektors. Die in Fig.5 gezeigten Verteilungen jedoch k/Snnen als sehr zuverl~issig gelten. Es wfire wtinschenswert, oberhalb 2 MeV die Messungen in Vorwhrtsrichtung zu wiederholen. c) Messung der Reaktion B 11(d, ~) Be9. Targets wurden nach dem gteichen Verfahren, wie oben beschrieben, hergestellt. Die Targetdicke

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O . BREUER 9

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Fig. 4. Winkelverteiltmgen der Reaktlon BlO(d, p) B ~1 ftir die Protonengruppen /26 ~ P7 , P8

Fig. 6. Spektrum der Reaktion Bll (d, a) Be 9 und Energieelchung des Halbleiterziihlers

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Winkelverteitungen der Reaktion 13lo (d, ~t) Be8 (0)

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Fig. 7. Winkelverteilungen der Reaktion Bll (d, a) Be 9 far Cto und a2

Untersuchungen von (d, p)- trod (d, a)-Reaktionen

275

betrug 30 g g / c m 2 • 50%. Wegen der geringen Energie der %-Teitchen (Qo = 8,02 MeV) wurden keine Absorber verwendet. Fig. 6 zeigt ein mit einem Halbleiterz/ihler erhaltenes Spektrum, sowie die daraus gewonnene Energieeichung der Junction. Ausgewertet wurden die Gruppen % und ~2 (Q2 = 5,59 MeV) fiir fiJnf Deuteronenenergien zwischen 1,4 und 3 MeV, s. Fig.7. Die Anregungsfunktionen wurden fiJr % und % bei

/f15o~I 7O0

%

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2

I

3 ~eV

Fig. 8. Anregungsftmktionen der ReaktJon B 11(el, ~) Be 9 fur ctOund a2

150 ~ zwischen 1,4 und 3,3 MeV gemessen (Fig. 8). Als Monitor dienten bei allen Messungen die yon der Ni-Unterlage gestreuten Deuteronen, deren Z~ihlraten auf eine feste Energie umzurechnen sind. IV. Diskussion der Me6ergebnisse

1. B l ~

11

Der Charakter der Niveaus yon B .1 folgte aus Berechnungen der Winkelverteilungen nach dem Strippingmodell, aus p, 7-Korrelationen 4, 7 oder aus Messung und Berechnung yon reduzierten Breiten nach dem SchatenmodelI 6. Die vielfach gemessenen Stripping-Winketverteilungen und der starke Neutroneneinfang bei den Oberggngen mit I, = t zu den einzelnen unteren Niveaus deutet auf den ausgeprfigten Einteilchencharakter dieser Niveaus, wobei das erste angeregte Niveau bei 2,14 MeV fiir den Reaktionsablauf Pine Ausnahme macht. a) Gruppe P0- Ftir Messungen unterhalb 4 MeV sind die folgenden Arbeiten zu nennen: MARION und WEBERs (Ea= 1 bis 3 MeV), Cox und WmLIAMSON5 (3,9MeV), REOMAN9 (1 bis 3,68MeV), PRAT'r l~ (3,03 Me\0, HARRISON et al. 11 (0,14 his 0,25 MeV). PARIS et aI. t2 (0,18 bis 0,58 MeV), BURKE et al. 13 (t,06 und 1,43 Me~). 7 GORODETZKY, S., M. CROISSlAUX, A . GALLMANN, P. FINTZ, J. SAMUEL a n d G. BASSOMPIERRE:Nuclear Phys. 18, 286 (1960). 8 MARION,G. B., and G. WEBER: Phys. Rev. 103, 1408 (1956). 9 REDMAN,W. G.: Phys. Rev. 93, 6 (I954). 10 PRATT,W. W.: Phys. Rev. 93, 116 (1954). 1s HARRISON,G.R., G.D. SCHMIDTand C.D. CuRsIS: Plays. Rev. 117, 532 (1960). 12 PARIs,C. H., F. P. G. VALCKXand P. M. ENOT: Physica 20, 573 (1954). 13 BURKE, W. H., J. R. RISSER and G. C. PHILLIPS: Phys. Rev. 93, 188 (1954).

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G. BREUER:

Die Winketverteilungen (Fig.2) zeigen, wie schon mehrfach yon anderen Autoren gemessen wurde, eine mit wachsender Energie zunehmende Vorw/irtsverteilung, die bei etwa 30 ~ ein Maximum aufweist. Oberhalb 3 MeV ist dies Maximum deutlich ausgeprfigt, wobei ftir Winkel ~ 75 ~ die Verteilung nahezu isotrop verl~iuft mit einem schwachen zweiten Maximum bei 120~ Ftir die bei 3,3 MeV gemessene Winkelverteilung ist in der gteichen Abbildung eine Anpassung mit einer ButlerVerteilung (In= 1, r o =4,85f) gezeigt, unter Beracksichtigung eines isotropen Untergrundes. Obwohl die Annahme eines isotropen Beitrages zum differentiellen Wirkungsquerschnitt durch Compoundkernbildung bei dicbt liegenden Niveaus im Zwischenkern nicht durchweg gerechtfertigt ist, so ist es doch in diesem Fall naheliegend. W~ihrend oberhalb 10 MeV DWBA-Rechnungen sich als recht erfolgreich erwiesen ~*, ist dies im vorliegenden Fall nicht unbedingt zu erwarten. Messungen und Analysen von SIEMSSEN15 (II. Institut fiir Experimentalphysik, Hamburg) haben gezeigt, dab die giinstigste Wahl der Parameter des optischen Modells ftir die Spiegelreaktion Bl~ n ) C 11 (Ea=3,16MeV) nicht gleichzeitig die besten Parameter fiir die (d, p)-Reaktion sind. Die Anregungsfunktion, die yon MARION und WEBER gemessen wurde, zeigt oberhalb 2,1 MeV einen Abfall, der offenbar durch den starken Einsatz der (d, n)-Reaktion zustande kommt. Die kleinen Unregelmfil3igkeiten im Wirkungsquerschnitt, besonders unter 150 ~ k6nnen durch einzelne Resonanzen bedingt sein. Darauf wird bei der Besprechung der anderen Protonengruppen nfiher eingegangen. b) Gruppepl. Der 1]bergang zum 2,14MeV-Niveau von B it ist seit langem Gegenstand ausftihrlicher Untersuchungen. Da der 89 Zustand dieses Niveaus als gesichert gilt a6-~8, ist es auf Grund der Auswahlregel

IJi+J:+89 ~ tn~ [Ji+Jf+89 m it j i = 3 +, j "f -_- l~- unmtiglich, durch einen normalen StrippingprozeB einen Neutroneneinfang mit l, = 1 zu erkl/iren. Der p-Neutroneneinfang wird einerseits durch das Schalenmodell gefordert, andererseits zeigen dies die oberhalb 6 MeV gemessenen Winkelverteilungen, die bei etwa 25 ~ ein Stfippingmaximum haben 19. Zur Klfirung dieser Schwierig14 ZEIDMANN,B., J. L. YNTEMAand G. R. SATCttLER:Rutherford Jubelee Intern. Conf., Manch. 1961, p. 515. 15 SI~MSSEN,R.: Diss. Hamburg 1963 (Ver6ffentlichung in Vorbereitung). 16 BAIR,J. K., J. D. KINGXONand H. B. WlLLARD: Phys. Rev. 100, 21 (1955). 17 TttIRION, J. : Ann. phys. 8, 489 (1953). is WrLrdNSON,D. H.: Phys. Rev. 105, 666 (1957). t9 EVANS,N. T. S., and W. C. PAR~NSON: Proc. Phys. Soe. (London) A 67, 684 (1954).

Untersuchungen von (d, p)- und (d, a)-Reaktionen

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keiten sind eine Reihe von Vorschlfigen ftir Reaktionsmechanismen gemacht worden, bei denen mit l, = 1 trotzdem ein Aj=-~ m6glich ist. Bekannt sind die Untersuchungen von EVANS und FRENCH2~ die die bei 7,7 MeV gefundenen Winkelverteilungen 19 durch Annahme eines Exchange-Stripping-Prozesses einigermagen gut anpassen k6nnen. Bei diesen Energien fiber 7 MeV ist der genannte Stripping-Peak charakteristisch, der aber ftir niedere Deuteronenenergien verschwindet. Die Annahme eines Spinflip-Mechanismus ftihrt ebenfalls zu guten Anpassungen, wie Berechnungen yon BowcocK 2~ ftir Ea=6,2 und 8,0 MeV gezeigt haben. Experimentelle Arbeiten sind folgende: BmANIUK und HENSEL 6 (Ea=7,78 MeV), MARION und WEBER 8 (1 bis 3 MeV), PRATT 1~ (3,03 MeV), HARRISON et al. H (0,17 bis 0,25 MeV), PARIS et al. ~2 (0,18 bis 0,58 MeV), ZZIDMAN und FOWLER22 (8 bis 10 MeV), EVANS und PARKINSON I9 (7,7 MeV), REICHELT und OWEN 23 (1,2 MeV). Man erkennt, dab ffir kleine Energien die Form der Winkelverteilung nahezu unvergndert ist, und zwar, wie die eigenen Messungen (Fig.2) zeigen, bis zu 1,5 MeV. Von hier an beginnt die Winkelverteilung sich zu verfindern und nimmt im Bereich zwischen 2,25 und 2,4 MeV eine syxnmetrische Gestalt an. Zwischen 2,45 und 2,92 MeV ist sie wieder unverfindert und asymmetrisch und geht bei etwa 3 MeV in eine fast isotrope Verteilung tiber, die sich fiir h6here Energien wiederum findert. Die Messungen yon MARION 11. WEBER sowie yon REICHELT U. OWEN stimmen gut mit vorliegenden Messungen tiberein. Unterhalb 1,5 MeV kann man die Winkelverteilung durch einen Ausdruck G(k)j3(KR) approximieren, was zunfichst auf einen ln=3Einfang der Neutronen hindeutet12. Die unverfinderte Form der Verteilung legt die Annahme eines Direktprozesses nahe. Daher ist in neuerer Zeit der Reaktionsmechanismus in diesem Energiebereich als normaler StrippingprozeB gedeutet worden, unter Beriicksichtigung eines nichtzentralen Anteils in der Neutron-Target-Wechselwirkung. Das ftihrt zu oben genannter Winkelabhfingigkeit, auch wenn mit einem Neutroneneinfang In= 1 gerechnet wird 24. Eine Deutung des Reaktionsmechanismus als Heavy Particle Stripping stammt von REICHELT U. OWEN, die ftir Ea= 1,2 und 2,5 MeV die Winkelverteilung dutch geeignete Parameter ihrer Theorie anpassen k6nnen. Allerdings sind die Argumente hinsichtlich des Maximums bei 70 ~ ftir Ea=2,5 MeV, 1and das ftir h6here Deuteronenenergien ausgepr~igter werden soll, nach vorliegenden Messungen nicht gerechtfertigt. N. T. S., and A. P. FRENCH: Phys. Rev. 109, 1272 (1958). 22 BOWCOCK,J. E.: Phys. Rev. 112, 923 (1958). 22 ZI~rOMAN,B., and J. M. FOWLER: Phys. Rev. 112, 2020 (1958). 23 REICHELT,W., and G. E. OWEN: Phys. Rev. 121, 547 (1961). 24 MENYttARD, N., and J. ZIMANYI] Nuclear Phys. 29, 687 (1962). 20 EVANS,

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G. BREUER:

Die zwischen 2,25 und 2,4 MeV erfolgende Ver~inderung der Winkelverteilung deutet auf eine Anderung des Reaktionsmechanismus hin, fiir den in diesem Bereich ein Compoundkernprozel3 anzunehmen ist. Da bei 2,3 MeV die Verteilung symmetrisch zu 90 ~ ist*, kann geschlossen werden, dab bei einer Anregungsenergie von 27,1 MeV im Zwischenkern C 12 eine Gruppe von Resonanzen, oder eine einzelne Resonanz vorherrschend ist, die also einen wesentlichen Teil zum Wirkungsquerschnitt beitr~igt. Zwischen 3,0 ~..~.. und 3,3 MeV kann rnb .~,4/ ~ ~-F+-4\ das gleiche angenommen ..§ ~\ werden, jedoch fehlen +,~.+'~ ~"'4 Messungen im angren/,/_ "~, zenden Energiebereich, e~ ~ um genauere Aussagen machen zu k/Snnen. Die M6glichkeit fiir einen ~ q resonanzartigen Reakrob 1 ~,~[rlev] tionsablauf ist in diesem a~ +z, ,~,....~ Fall plausibel. Er wird _,,_++.~+..J ~,~ %,, zur Auswirkung komxs,8 ~ * ~ r " ~ men, wenn fiir die Reaktion ein normaler StrippingprozeB verboten ist. Solche Reaktion hat i , ~ i einen wesentlich kleine~[Md] ~' s renWirkungsquerschnitt Fig. 9. Integraler Wirkungsquerschnitt der Reaktion B l ~ B I1 alseine direkteReaktion. f a r die Protonengruppenpo, P l , P2- Berechnet nach vorliegenden Das ist auch fiir die GrupWinkelverteilungen mit Hilfe der Anregungsfunktionen I1(90~ gemess . . . . n MARIOr~ und WEBER 7 pepl zutreffend, I m M i t tel ist In Fig.9 ist der integrale Wirkungsquerschnitt o-t(Pl ) gezeichnet. Er wurde aus den gemessenen Winkelverteilungen durch Integration erha]ten unter Benutzung der yon M A R I O N U. WEBER 8 gemessenen Anregungsfunktion bei 90 ~ Deutlich ist eine resonanzartige Struktur zu erkennen, insbesondere der steile Anstieg bei 2,3 MeV, d.h. dort, wo die Winkelverteilung symmetrische Form zeigt. Einen weiteren Test fiir das Vorhandensein yon Compoundzust/inden fiir die Reaktion B ~0 + d bietet die Untersuchung der anderen emittierten Teilchengruppen (s. unten).

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a(pi)= ~oU(Po).

c) Gruppep2. Der Obergang zum 4,46 MeV-Niveau von B ij ist ebenso stark vertreten wie der zum Grundzustand. Wie aus den Winkel* Eine Ausgleichung nach geraden Potenzen von cos 19 gelingt bis h6chstens zum sechsten Grade.

Untersuchungen yon (at,p)- und (d, c0-Reaktionen

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verteilungen Fig.3 hervorgeht, findert sich die Form innerhalb des hier untersuchten Energiebereiches nicht. Messungen yon GORODETZKY et al. 7 bei 1,25 und 4,46 MeV, sowie von Cox u. WILLIAMSON5 bei 3,9 MeV zeigen, dab auch bei diesen Energien die Form unverfindert ist. Die Messungen y o n HARRISON, SCHMIDT, CURTIS 11 zwischen 0,17 und 0,25 MeV zeigen ein starkes Anwachsen der Vorw~irtsverteitung mit der Energie ohne einen Anstieg in riickwfirtiger Richtung, wie es oberhalb 1 MeV der Fall ist. Der groBe Wirkungsquerschnitt deutet darauf hin, dab das 4,46 MeV-Niveau in ebenso starkem MaBe ein Einteilchenniveau darstellt wie der Grundzustand, ebenfalls in der p-Schale. Der l , = 1Charakter der Winkelverteilung ist offensichtlich. Dagegen kann der starke Anstieg in Riickw~irtsrichtung nicht ohne weiteres erkI~irt werden. Zumal er von der Energie wenig abhfingt, k6nnte hierftir ein HeavyParticIe-Stripping-ProzeB angenommen werden, wie es GORODETZKY et al. getan haben, jedoch kann das nicht mit Sicherheit entschieden werden, bevor nicht DWBA-Analysen angestellt werden. d) Gruppe P3. Far diese Gruppe zeigen die Winkelverteilungen ein lrregul~ires Verhalten zwischen 2,2 und 2,4 MeV. Das kann trotz der grol3en Fehler der einzelnen Mel3punkte als gesichert getten. Bei Ea = 2,3 MeV ist eine besonders starke Verfinderung der Form zu sehen (s. Fig. 3). Die Art der Verteilung macht in diesem Fall einen resonanzartigen Reaktionsablauf sehr wahrscheinlich. Das ist auch in Obereinstimmung mit dem Verhalten der Gruppep~ bei der gleichen Energie, wie oben beschrieben wurde. Zudem ist ffir P3 der Wirkungsquerschnitt vonder gleichen Gr6Benordnung wie ffir Pl [~r(P3)= ~ ~r(po)], wodurcla auch in diesem Fall der Einflul3 einer Resonanz erklfirlich wird. Einen weiteren Hinweis darauf bietet die yon GORODETZKYet al. gemessene Anregungsfunktion Y (70~ die bei 2,3 MeV ein Maximmn aufweist. [Das tritt bei der yon MARION U. WEBER gemessenen Anregungsfunktion Y (90 ~ allerdings nicht ebenso stark in Erscheinung.] AuBerhalb des genannten Energieintervalls ist die Winkelverteilung wenig energieabhfingig, und der Anstieg in Vorwfirtsrichtung deutet auf den Strippingcharakter der Reaktion him Jedoch kommt in vorliegenden Messungen der Peak, der fiir den p-Neutroneneinfang wesentlich ist, nicht zum Ausdruck, die M6glichkeit daftir mul3 aber der groBen MeBfehter wegen zugelassen werden. Die Messungen von MARION U. WEBER ffir P2 und P3 bei 2 MeV, von PRATT bei 3 MeV, und von GORODETZKuet al. bei 1,25 MeV stimmen befriedigend mit den eigenen Messungen iiberein. Bei Ed=4,46 MeV hat P3 in der letztgenannten Arbeit einen starken Anstieg in riickwfirtiger Richtung, was aber nicht unbedingt als Mechanismus des Heavy Particle Stripping gedeutet werden sollte. Genauere Untersuchungen in dem

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umgebenden Energiebereich wfiren zur Klfirung dieser Frage erforderlich. e) Gruppe P4. Bei der Messung des Dubletts P4, s kann das Ergebnis, wie oben erwfihnt, als fiir die Gruppe P4 giiltig angesehen werden. Der Einteilchencharakter ist offenbar ffir das 6,76-Niveau noch mehr ausgeprfigt als ft~r den Grundzustand und zum zweiten angeregten Niveau. Der Wirkungsquerschnitt ist im Mittel dreimal grbl3er als ftir die (d, po)-Reaktion. Experimentelle Daten fiir Winkelverteilungen sind in folgenden Arbeiten zu finden: BILANIUKund HENSEL6 (E~ = 7,78 MeV), Cox und WILLIAMSON5 (2,5 his 3,9 MeV), EVANS und PARKINSON19 (6 his 8 MeV), GORODETZKYet al. 7 (1,25 und 4,46 MeV), SJOGREN25(0,8 M e V ) . Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist bis zu 1,6 MeV eine starke Riickw/irtsverteilung vorhanden, die mit wachsender Energie abnimmt. In Vorw/irtsrichtung ist ein Maximum bei 50 ~ zu erkennen, ebenso auch in der Messung yon GORODETZKY et al. bei 1,25 MeV. Oberhalb 2,2 MeV ist ein ausgepr/igtes Strippingmaximum bei 30 ~ (ln= 1). Die Messungen yon Cox und WILLIAMSON zeigen das gleiche Maximum, sowie eine weiter unterdrtickte Riickw/irtsverteilung. f) Gruppe P6- Diese Gruppe stellt den Llbergang zum 7,30 MeVNiveau dar. In Obereinstimmung mit der :Messung yon GORODETZKY et al. 7 bei 1,25 MeV zeigen die hier gemessenen Winkelverteilungen ein Maximum bei 45 ~ und einen Anstieg oberhalb 90 ~ Das Vorw/irtsmaximum entspricht ln= 1. Dies Ergebnis ist tiberraschend, wenn man annimmt (s. BILANIUK und HENSEL6), dab dicht oberhalb 6,76 MeV kein weiteres p-Schalen-Niveau erwartet wird. Die Messung yon SJI)GREN wird mit l n = 3 gedeutet. g) Gruppep7. Die Winkelverteilungen haben ein Maximum bei etwa 70 ~ Trotz der groBen Mel3fehler ist die prinzipielle Struktur der Verteilung ersichtlich. Abweichend yon dem Ergebnis y o n SJ6GREN 25 bei 0,8 MeV haben die hier gemessenen Verteilungen einen Anstieg in Rtickw/irtsrichtung, w/ihrend die Messung yon BILANIUK und HENSEL 6 bei 7,78 MeV weniger zum Vergleich dienen kann, da dort die Megpunkte tiber 90 ~ fehlen. Immerhin ist bei der Messung auch ein Maximum bei 70 ~ zu erkennen. Das vorliegende Ergebnis ist allerdings nicht so sehr sicher, wenn man annimmt, dab der untersuchten Protonengruppe (Q=1,25 MeV) noch Protonen aus der Reaktion B l l ( d , p ) B 12 ( Q = 1,14 MeV) beigemischt waren. Der Anteil daraus kann sptirbar sein, weil das Target noch 4% B 11 enthfilt und der Wirkungsquerschnitt bei 1,5 MeV nach KAVANAGH und BARNES 26 etwa 600rob betr/igt, w/ihrend fiir die hier untersuchte Reaktion a ~ 4 mb ist. 25 SJOGREN,B.: Arkiv Fysik 12, 537 (1957). 26 KAVANAGH,R. W., and C. A. BARNES: Phys. Rev. 112, 503 (1958).

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h) Gruppe Ps. Die Messung von BILANIUKund HEYSEL6 bei 7,78 MeV zeigt eine Winkelverteilung, die eindeutig einem / , = 2 entspricht. Die hier bei 1,5 MeV ausgefiihrte Messung (Fig.4) hat trotz der grogen Fehler eine starke Abweichung davon. Weitere Messungen wfiren zur Sicherung des Resultats erfordeflich. 2. ~rberblick und Diskussion der C o m p o u n d k e r n e f f e k t e

Eine Betrachtung der gewonnenen Ergebnisse zeigt fiir die ersten fiinf Protonengruppen einige ZusammenMnge hinsichtlich des Reaktionsmechanismus. Einen Hinweis auf die relativen Anteile yon x ~a,/soo/ + Compoundkernreaktionen, bezogen auf die Anteile im Obergang zum Grundzustand erhNt man aus dem Verhfiltnis S/So der reduzierten Breiten (Fig. 10). Die MeBwerte yon BtLANIUK nnd / 2 3 HENSZL6 bei 8 MeV sind zum Vergleich in das Diagramm mit aufgenommen. Ffir den Wirkungsquerschnitt einer Strippingreaktion schreibt man f

~..., 2 / + 1 ~te,) = T ~ 5 - "

2

3

s. ~(o),

wobei in diesem Fall nur je eine GrN3e S und ~ wegen der p/ 2 3 q 5 5 7 B Schalenstruktur mit 1,= 1 berficksichtigt sind, I ist der Spin Fig. 10. Verh~iltnisyon Wirkungsquerschnittenund reduzierten Breiten Sx/S o fi~rB ~~(d, p) B1a(2., 3, 4.) des Targetkerns, j der Spin des Restkernniveaus, S die reduzierte Breite, ~ der Butler-StrippingWirkungsquerschnitt (nach LUBITZ27). Damit ergibt sich

s)

2/o+1 eo(Om)

G(O,,)

mit O,,,= Winkel des Strippingmaximums. Der Index 0 bezieht sich auf den Grundzustand des Restkerns. Die nach dem SchalenmodeI1 berechen27 LUBITZ, C . R . : Numerical Table of Born A p p r o x i m a t i o n Stripping Cross Sections, H. M. Randall L a b o r a t o r y of Physics, University of Michigan, 1957 (unpublished).

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baren reduzierten Breiten, und damit auch deren Verh~iltnis, sollen nun yon der Deuteronenenergie unabMngig sein, da sie nur v o n d e r Wellenfunktion des Anfangs- und Endzustandes abhfingen. Ersichtlich trifft dies zu bis herab zu etwa 2 bis 3 MeV. Der nachfolgende Anstieg (ira Bereich der Coulomb-Schwelle) riihrt her vom vergleichsweise stfirkeren Anteit aus Nicht-Stripping-Prozessen. Die Symmetrie der Winkelverteilung der pl-Gruppe bei 2,3 Mev ist wahrscheinlich die Folge einer einzetnen Resonanz. Nach der Statistischen Theorie sollte nfimlich die Winkelverteilung bei ~//s:) ~> B'~d,p)8":s, os) einem CompoundkernY/gO~ ~ . . - ~ " ' r~..r * ,N~-. ' prozel3 mit dichtliegenden Niveaus im Com- ........ :_k,~_.,~..........t~poundkern ftir den ~"~__e_~++ ~ Obergang zu einem de~+'+"~--""'§ finierten Restkernniveau vv;:. ru: 8;~(~p)8'P4.~:: i~ ~ i . ~ i ~ entweder isotrop, oder re:::)o) ru: 8'~ mit einem Minimum W(30 .,' bei 90 ~ sein 2s,29. GeNbt4+ rade dies trifft hier aber ~:r2t~-2~__%,.r nicht zu. § Das oben beschriebene Verhalten der Win.....: i ~ l ~ , kelverteilung der Grup2 E,[M~V] sI pe P3 in der Umgebung Fig. 11. Verhgltnis der d]fferentiellert Wirkungsquerschnitte der VOD 2,3 MeV ist der Reaktion B lo (d, p ) B l l unter 90 ~ und in Vorwttrtsrichttmg ftir die Protonengmppen Po, P2, P3

gleichen Resonanz z u zuschreiben. Man daft annehmen, dab das entsprechende Niveau im Kern C 12 bei E~ = 27,1 MeV einem Kontinuum dichtliegender, schwficherer Niveaus tiberlagert ist. Um die Wirkung der vermuteten Resonanz bei 2,3 MeV genauer zu untersuchen, ist in Fig. 11 das Verhfiltnis der differentiellen Wirkungsquerschnitte bei 90 und 0 ~ fiir die Gruppenp0, Pz, P3 energieabhfingig angegeben. Da n~mlich in Vorwfirtsrichtung vorwiegend Protonen aus direktem Reaktionsmechanismus beteiligt sind, wtihrend das unter 90 ~ nicht notwendig der Fall ist, sollten etwa vorhandene Resonanzen in Erscheinung treten. Wie zu erwarten, ist die GrSBe der Abweichung vom monotonen Kurvenverlauf umgekehrt proportional zur Intensitfit des Obergangs, und liegt fiir die starke Gruppep2 noch innerhalb der Fehlergrenzen. Als Halbwertbreite der Resonanz kann aus der Darstellung 40 keV ermittelt werden. 28 W*OLFENSTEIN, L. : Phys. Rev. 82, 690 (I951). 29 ERICSON, T+: Nuclear Phys. 17, 250 (1960).

Untersuchungen von (d, p)- und (d, ct)-Reaktionen

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3. Untersuchung der Ladungssymmetrie durch Betrachtung der Spiegelreaktion Ftihren zwei Reaktionen wie Bl~ B al und B~~ n) C I1 zu Endzustfinden, die, wie in diesem Fall einem iso-spin-Dublett angeh6ren, so ist zu erwarten, dab nach Beriicksichtigung der Coulomb-Effekte die Wirkungsquerschnitte ffir die einander zugeordneten Obergfinge gleich grog sind. Das sollte unabMngig vom Reaktionsmechanismus und vom Kernmodell giJltig sein. Allerdings ist die erwfihnte Korrektur modellabhfingig. Die Schwierigkeiten k6nnen umgangen werden, wenn man die Verzweigungsverhfiltnisse zweier ~bergfinge ftir die beiden Spiegelreaktionen miteinander vergleicht. Einen weiteren Hinweis auf die Ladungsunabhfingigkeit der Kernkrfifte liefern die Winkelverteilungen ftir die entsprechenden Oberg~inge der Spiegelreaktionen, weil ffir diese der Reaktionsmechanismus gleich ist. Das kommt in der Ahniichkeit der Winkelverteilungen der beiden Clbergfinge zum Ausdruck. Im bier diskutierten Fall wurden Neutronengruppen der Reaktion B 1~(at, n) C 1~ in einer Arbeit von SIEMSSEN~s, II. Physikalisches Institut Hamburg, ausgemessen. Die Neutronengruppen no und n2 fiihren zum Grundzustand und zweiten angeregten Niveau (4,26MeV) yon C *~. Die zugeh6rigen Niveaus des iso-spin-Dubletts sind der Grundzustand und das zweite angeregte Niveau (4,46 MeV) yon B ~. Das Verhfiltnis der integralen Wirkungsquerschnitte a2/~ro ist in Fig. 10 energieabh~ingig aufgetragen. Zum Vergleich eingezeichnet sind die entsprechenden Megwerte aus der (d, n)-Reaktion von S~EMSSEN.Die Obereinstimmung ist innerhalb der Fehlergrenze befriedigend. Das gleiche gilt fiir das Verhfiltnis der differentiellen Wirkungsquerschnitte 0-2 (30)/% (30). Zum Vergleich der Winkelverteilungen selbst sind in Fig. 2 und 3 neben den Winkelverteilungen von P o u n d P2 diejenigen yon n o und n 2 gestrichelt eingezeichnet. Bis auf die erhebliche Abweichung der Po- und no-Verteilungen ftir Ea= 3,15 MeV bei Winkeln oberhalb 150 ~ ist die erwartete l~bereinstimmung recht gut, 4. Bl~ ~) Be s Die Messungen an dieser Reaktion zum Grundzustand yon Be s, die bisher von anderen Autoren s,3~ ausgeffihrt wurden, zeigen starke Abweichungen voneinander, die vermutlich dutch ungentigendes Aufl6sungsverm6gen der verwendeten Detektoren bedingt sind. Die vorliegenden Megresultate zeigen jedoch reproduzierbar charakteristische Merkmale der Winkelverteilungen (s. Fig. 5), die nur durch eine 30 TREACY,P. B.: Phil. Mag. 44, 325 (1953). 31 WHITEHEAD,W. D.: Phys. Rev. 82, 553 (1951). 32 BECKER, R. g." Phys. Rev. 119, 1070 (1960). 33 LtGGE,G. J. F. :" Nuclear Phys. 26, 608 (1961).

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G. BREUER:

neuere Arbeit yon PURSER und WILDENTHAL 3 . best~itigt werden. Man findet einen starken Anstieg in Vorwfirtsrichtung sowie ein zweites Maximum bei 120~ Eine genaue Deutung der MeBergebnisse steht noch aus. Mehrere, bis zu Deuteronenenergien yon 2,60 MeV gemessene Winkelverteilungen, zeigen fiir Winkel >90 ~ eine unverfindert gleiche Form wie die bei 1,80 MeV gemessene. Miiglicherweise besteht auch in Vorwiirtsrichtung nur eine geringe Energieabhiingigkeit (s. auch Abschnitt3b). Ein Compoundkern-Mechanismus ist daher fiir diese Reaktion kaum anzunehmen. Dafiir spricht auch die gefnndene starke Vorwartsverteilung mit einem Maximum bei 25 ~ Genauere Rechnungen miiBten durchgeftihrt werden, um die naheliegende Annahme eines Pick-up-Prozesses zu best~itigen. Der absolute Wirkungsquerschnitt ergibt sich nach Beriicksichtigung aller miSglichen Fehler (insbesondere durch den Targetintegrator) als mindestens um einen Faktor 2 grN3er als der yon MARION und WEBER gemessene. Man erhfilt bei 2 MeV einen Wirkungsquerschnitt a(90)~ 1,2 rob_+20%, das ist ein Wert yon der Gr6Benordnung des Wirkungsquerschnitts bei der (d, po)-Reaktion. Das ist ein weiterer Hinweis auf einen direkten Reaktionsablauf. 5. Bl~(d, a) Be 9

Es existieren bisher fiir die Reaktion nur Teilchenspektren, die mit hochauflSsenden Spektrometern gewonnen wurden. Absolute Wirkungsquerschnitte findet man in der Arbeit yon KAVANAGHund BARNES26. Fiir die ~o-Gruppe, Ed= 1,7 MeV wird ein Wert yon 3,94 rob/st! 15% angegeben. Die eigenen Messungen fiihren bei 1,9 MeV, 0 = 9 0 ~ auf ~r--9 mb/sr_50%. Die Anregungsfunktionen ftir die Gruppenao und ~2, die unter 150~ gemessen wurden (s. Fig.7), zeigen starke Schwankungen, deren Maxima nicht miteinander fibereinstimmen. Die Winkelverteilungen (Fig. 7) haben eine starke Energieabh/ingigkeit, besonders die der Gruppe ~2. Fiir den hier untersuchten Energiebereich zwischen 1,4 und 2,83 MeV ffillt die Verteilung stets in Vorw/irtsrichtung ab. Die veritnderliche Form kann durch mehrere, miteinander interferierende Resonanzen begriindet sein. Fiir die ao-Gruppe ist die Winkelverteilung nicht so sehr energieabh~ngig. Man findet ein Maximum bei 60~ ein Minimum bei 105~ und einen starken Anstieg in Rtickwfirtsrichtung. Diese Merkmale werden mit wachsender Energie ausgepr~igter. Eine quantitative Deutung dieses Ergebnisses ist vort/iufig noch nicht durchgefiihrt worden. Bemerkenswert ist der nach KAVANAGH und BARNES um ein Vielfaches hShere Wirkungsquerschnitt der Reaktion Bll(d, p) B lz (bei 2 MeV ist (~t-- 500 nab), wogegen nach vorliegenden Messungen 34 PtrRSER,K. H., and B. H. \VIU)~NTHAL:Nuclear Phys. 44, 22 (1963).

Untersuchungen yon (d, p)- und (d, ~)-Reaktionen

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at(~o)= I00 mb. Ferner hat im Gegensatz zur (d, ~)-Reaktion der Wirkungsquerschnitt ftir die (d, p)-Reaktion einen vollkommen glatten Verlauf mit der Energie. Die verdeutlicht den unterschiedlichen Mechanismus beider Reaktionen. Eine Betrachtung der Bindungsenergie des Deuterons im Targetkern, aufgetragen gegen die MassenzahI, kann qualitativ die mehr oder minder starke Bevorzugung eines Deuteronen-Pick-up-Prozesses verstSndlich machen. Es ist plausibeI, dag ein solcher Prozet3 bevorzugt wird, wenn die Bindungsenergie des Deuterons im Targetkern niedrig ist. Dieses trifft beim Targetkern B ~~ zu, f~r den die Bindungsenergie B d extrem gering ist [Bd(W~ MeV, Bd(BI~)= 16 MeV]. Danach ist es nicht unverst~indlich, wenn man in der (d, e)-Reaktion an B 1~ einen Pick-up-Mechanismus vorfindet, wfihrend die Reaktion an B ~ fiber einen Zwischenzustand verlfiuft.

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden Winkelverteilungen und Wirkungsquerschnitte der Reaktion Bt~ tl far die l~bergfinge zu den unteren Niveaus yon B 11 genauer untersucht. Der Mechanismus der Reaktion war nur in grofSen Ziigen bekannt, und ftir EinschuBenergien oberhalb 10 MeV haben sich ffir den l~bergang zum Grundzustand yon B tl Distorted Wave-Rechnungen zur Behandlung der Winketverteilungen erfolgreich erwiesen. Jedoch waren fiir die anderen Ubergfinge die Kenntnisse noch ltickenhaft. Insbesondere fiir den 1Jbergang zum ersten angeregten Niveau, das bekannte Beispiel eines ~bergangs, fiir den ein normaler Strippingprozel3 verboten ist, tagen im Energiebereich 1 bis 3 MeV zu spfirliche Messungen vor. Hier wurde nun durch sorgfSltige Messung yon Winkelverteilungen in etwa 50 keVSchritten der Deuteronenenergie der Reaktionsmechanismus untersucht, speziell im Hinblick auf zu erwartende Resonanzniveaus im hochangeregten Zwischenkern C j2 mit Ex> 21 MeV. Der komplizierten und mehrdeutigen Struktur der Winkelverteilungen und Anregungsfunktion wegen sind in diesem Energiebereich seit langem solche Resonanzen vermutet worden. Die Ergebnisse der jetzigen Messungen haben diese Vermutungen nicht nut bestfitigt, es konnte sogar eindeutig die Lage einer Resonanz bei Ed=2,30 MeV ermittelt werden. Sie hat eine Halbwertbreite von ungefShr 40 keV und ist einem Kontinuum schw~icherer Resonanzen tiberlagert. Dies Ergebnis konnte aus der Form der Winkelverteilungen abgeleitet werden, die ffir die schwachen Protonengruppen pl und P3 im Energiebereich um 2,30 MeV eine rasche Ver~inderung erleidet und dort eindeutig yon der Art ist, wie es der Winkelverteilung bei einem Compoundprozel3 entspricht. Eine quantitative Untersuchung Z, Physik, Bd. I78

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der Winkelverteilungen und Berechnungen der reduzierten Breiten ergab, dab sich diese Resonanz bei mehreren Protonengruppen gleichzeitig auswirkt, und zwar in abnehmendem Mage mit wachsender Intensitfit des l~lberganges, wie es auch zu erwarten ist. Eine Strippinganalyse der Winkelverteilung der po-Gruppe ergab, daB im Bereich um 3 MeV noch etwa 50% Anteile yon Compoundkernprozessen wirksam sind. Dies sind solche Anteile, die auf Grund sehr dicht liegender Compoundzustfinde im hochangeregten C12-Kern m6glicherweise einen isotropen Untergrund zum differentiellen Wirkungsquerschnitt liefern. I m iibrigen aber haben die Winkelverteilungen der Gruppen Po, P2, P3, P4, P6, P7 die Kennzeichen ftir einen Strippingprozel3, und zwar bis zur sechsten Gruppe mit dem Charakter l,,= 1. Die Messung der Gruppe P8 ist nicht ausftihrlich genug, um Aussagen dartiber machen zu k6nnen. Der Vergleich von Wirkungsquerschnitten und Winkelverteilungen der (d, p)- und (d, n)-Spiegelreaktionen lieferte innerhalb der Fehlergrenzen eine Bestfitigung der Ladungssymmetrie. Die neue experimentelle Methode des Teilchennachweises mit Halbleiterzfihlern erm/Sglichte die Messung yon (d, c0-Reaktionen an B l~ und B ~l. Mit einigen Winkelverteilungen und Anregungsfunktionen konnten im Rahmen dieser Arbeit Ergebnisse vorgelegt werden. Die Resultate zeigen im Energiebereich zwischen 1,4 und 3,0 MeV eindeutig einen unterschiedlichen Reaktionsmechanismus bei beiden Targetkernen. W~hrend die Reaktion an B t~ sehr wahrscheinlich tiber einen Pick-upProzeB abl~iuft, zeigt die Art und die starke Energieabhfingigkeit der Winkelverteilung fiir die Reaktion B I~ (d, c~)Be 9 ebenso wie deren Anregungsfunktion die Merkmale eines Compoundkernprozesses, oftenbar mit wenigen Resonanzen. Dies unterschiedliche Verhalten k o m m t ferner durch Vergleich der absoluten Wirkungsquerschnitte mit den konkurrierenden (d,p)-Reaktionen zum Ausdruck und kann durch Betrachtung der Bindungsenergien eines Deuterons im Targetkern verstfindlich gemacht werden. Genauere Messungen sowie Berechnungen sind jedoch erforderlich, um quantitative Ergebnisse tiber diese Reaktionen zu erhalten. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. H. NEUERTfiir die groBzfigige F6rderung dieser Arbeit. Herrn Prof. Dr. W. JENTSCHKEdanke ich ftir die Erlaubnis zur Benutzung des 3 MeV-Van de Graaff-Generators vom II. Institut fiir Experimentalphysik in Hamburg. Dem Leiter der Van de Graaff-Abteilung, Herrn Dr. SKORKA, schulde ich Dank far die zahlreichen Untersttitzungen, die mir bei der Durchfhhrung der Experimente zuteil wurden. Meinen Mitarbeitern Herrn H. RICHARDund Herrn Dipl.-Phys. V. RIECH danke ich fiir die Hilfe bei den Messungen. Herrn Dr. R. H. SIEMSSENdanke ich insbesondere, mir noch vor Abschlug seiner Arbeiten die Ergebnisse seiner Messungen zur Verftigung gestellt zu haben. SchlieBlich danke ich dem Bundesministerium ftlr Wissenschaftliche Forschung fiir die Bereitstellung von Mitteln.