Discovery and cross-section measurement of neutron-rich isotopes in the element range from neodymium to platinum with the FRS

Using the high-resolution performance of the fragment separator FRS at GSI we have discovered 60 new neutron-rich isotopes in the atomic number range of 60 <= Z <= 78. The new isotopes were unambiguously identified in reactions with a U-238 beam impinging on a Be target at 1 GeV/nucleon. The production cross-section for the new isotopes have been measured down to the pico-barn level and compared with predictions of different model calculations. For elements above hafnium fragmentation is the dominant reaction mechanism which creates the new isotopes, whereas fission plays a dominant role for the production of the new isotopes up to thulium. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structure of the N=50 As, Ge, Ga nuclei

The level structures of the N = 50 As-83, Ge-82, and Ga-81 isotones have been investigated by means of multi-nucleon transfer reactions. A first experiment was performed with the CLARA PRISMA setup to identify these nuclei. A second experiment was carried out with the GASP array in order to deduce the gamma-ray coincidence information. The results obtained on the high-spin states of such nuclei are used to test the stability of the N = 50 shell closure in the region of Ni-78 (Z = 28). The comparison of the experimental level schemes with the shell-model calculations yields an N = 50 energy gap value of 4.7(3) MeV at Z = 28. This value, in a good agreement with the prediction of the finite-range liquid-drop model as well as with the recent large-scale shell model calculations, does not support a weakening of the N = 50 shell gap down to Z = 28. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Longitudinal and transverse spin asymmetries for inclusive jet production at mid-rapidity in polarized p+p collisions at root s=200 GeV

We report STAR measurements of the longitudinal double-spin asymmetry A(LL), the transverse singlespin asymmetry A(N), and the transverse double-spin asymmetries A(Sigma) and A(TT) for inclusive jet production at mid-rapidity in polarized p + p collisions at a center-of-mass energy of root s = 200 GeV. The data represent integrated luminosities of 7.6 pb(-1) with longitudinal polarization and 1.8 pb(-1) with transverse polarization, with 50%-55% beam polarization, and were recorded in 2005 and 2006. No evidence is found for the existence of statistically significant jet A(N), A(Sigma), or A(TT) at mid-rapidity. Recent model calculations indicate the A(N) results may provide new limits on the gluon Sivers distribution in the proton. The asymmetry A(LL) significantly improves the knowledge of gluon polarization in the nucleon.

Magnetic moments of the low-lying J(P)=1/2(-), 3/2(-) Lambda resonances within the framework of the chiral quark model

The magnetic moments of the low-lying spin-parity J(P) = 1/2(-), 3/2(-) Lambda resonances, like, for example, Lambda(1405) 1/2(-), Lambda(1520) 3/2(-), as well as their transition magnetic moments, are calculated using the chiral quark model. The results found are compared with those obtained from the nonrelativistic quark model and those of unitary chiral theories, where some of these states are generated through the dynamics of two hadron coupled channels and their unitarization.

Complete fusion enhancement and suppression of weakly bound nuclei at near barrier energies

We consider the influence of breakup channels on the complete fusion of weakly bound systems in terms of dynamic polarization potentials. It is argued that the enhancement of the cross section at sub-barrier energies may be consistent with recent experimental observations that nucleon transfer, often leading to breakup, is dominant compared to direct breakup. The main trends of the experimental complete fusion cross sections are analyzed in the framework of the DPP approach. The qualitative conclusions are supported by CDCC calculations including a sequential breakup channel, the one neutron stripping of Li-7 followed by the breakup of Li-6.

J/psi Suppression at Forward Rapidity in Pb-Pb Collisions at root s(NN)=2.76 TeV

The ALICE experiment has measured the inclusive J/psi production in Pb-Pb collisions at root s(NN) = 2.76 TeV down to zero transverse momentum in the rapidity range 2.5 < y < 4. A suppression of the inclusive J/psi yield in Pb-Pb is observed with respect to the one measured in pp collisions scaled by the number of binary nucleon-nucleon collisions. The nuclear modification factor, integrated over the 0%-80% most central collisions, is 0.545 +/- 0.032(stat) +/- 0.083dsyst_ and does not exhibit a significant dependence on the collision centrality. These features appear significantly different from measurements at lower collision energies. Models including J/psi production from charm quarks in a deconfined partonic phase can describe our data.

Suppression of high transverse momentum D mesons in central Pb-Pb collisions at root s(NN)=2.76 TeV

The production of the prompt charm mesons D-0, D+, D*(+), and their antiparticles, was measured with the ALICE detector in Pb-Pb collisions at the LHC, at a centre-of-mass energy root s(NN) = 2.76 TeV per nucleon-nucleon collision. The p(t)-differential production yields in the range 2 < p(t) < 16 GeV/c at central rapidity, vertical bar y vertical bar < 0.5, were used to calculate the nuclear modification factor R-AA with respect to a proton-proton reference obtained from the cross section measured at root s = 7 TeV and scaled to root s = 2.76 TeV. For the three meson species, R-AA shows a suppression by a factor 3-4, for transverse momenta larger than 5 GeV/c in the 20% most central collisions. The suppression is reduced for peripheral collisions.

Measurement of the proton-air cross section at root s=57 TeV with the Pierre Auger Observatory

We report a measurement of the proton-air cross section for particle production at the center-of-mass energy per nucleon of 57 TeV. This is derived from the distribution of the depths of shower maxima observed with the Pierre Auger Observatory: systematic uncertainties are studied in detail. Analyzing the tail of the distribution of the shower maxima, a proton-air cross section of [505 +/- 22(stat)(-36)(+28)(syst)] mb is found.

New structures in the continuum of C-15 populated by two-neutron transfer

The C-13(O-18,O-16)C-15 reaction has been studied at 84 MeV incident energy. The ejectiles have been detected at forward angles and C-15 excitation energy spectra have been obtained up to about 20 MeV. Several known bound and resonant states of C-15 have been identified together with two unknown structures at 10.5 MeV (FWHM = 2.5 MeV) and 13.6 MeV (FWHM = 2.5 MeV). Calculations based Oil the removal of two uncorrelated neutrons from the projectile describe a significant part of the continuum observed in the energy spectra. In particular the structure at 10.5 MeV is dominated by a resonance of C-15 near the C-13 + n + n threshold. Similar structures are found in nearby nuclei such as C-14 and Be-11. (c) 2012 Elsevier BM. All rights reserved.

Kohärente Photoproduktion von eta-Mesonen am Deuteron im Bereich der S 11 (1535)-Resonanz

Es wurden Rueckstreueffekte in der kohaerentenEta-Photoproduktion amDeuteron im Bereich der S11(1535)-Resonanz untersucht. Fuerdenelementaren Prozess am Deuteron wurde ein effektivesResonanzmodelleinschliesslich Borntermen verwendet. Die Resonanzparameterwurdenausschliesslich an den elementaren Mesonproduktionsprozessenfestgelegt. Bei der kohaerenten Eta-Photoproduktion amDeuteron wurdedie Stossnaeherung fuer die P11(1440)-, D13(1520)- undS11(1535)-Resonanz sowie Rueckstreueffekte undMesonaustauschstroemeberuecksichtigt. Die Rueckstreuung wird innerhalb einesgekoppelten-Kanal-Modells unter Beruecksichtigung derResonanzanregungbehandelt. Es ergibt sich eine Erhoehung des differentiellenWirkungsquerschnitts um etwa 5% durch die Rueckstreuung. InihrerSumme sind Zweiteilcheneffekte kleine Beitraege zurkohaerentenEta-Photoproduktion am Deuteron.

Photoproduktion neutraler Pionen am Proton mit linear polarisierten Photonen im Bereich der Delta(1232)-Resonanz

Hinweise auf die innere Struktur des Nukleons, dessenbeobachtbares Quadrupolmoment verschwindet, lassen sich u.a.durch die Untersuchung des N->Delta(1232)-Übergangsgewinnen. Dieser wird von der magnetischen Dipolanregung M1- einem Spinflip-Übergang - dominiert. In der Reaktion (gamma(lin. pol.) p -> p pi0) gelingt es mittels der Photonasymmetrie Sigma, das Signal der kleinen elektrischen Quadrupolamplitude E2 in einem Interferenztermmit der M1-Amplitude zu verstärken und das VerhältnisREM=E2/M1 des betrachteten Übergangs zu bestimmen. DieE2-Amplitude des N->Delta-Übergangs läßt auf eineDeformation des Nukleons und/oder der Delta-Resonanzschließen. Das zugehörige Experiment wurde am MainzerElektronenbeschleuniger MAMI durchgeführt. Durch kohärenteBremsstrahlung der Elektronen an einem Diamantradiatorstanden im Bereich der Delta(1232)-Resonanz linear polarisierte Photonen zur Verfügung. Insgesamt wurden reellePhotonen im Bereich Egamma=(200-790) MeV von derA2-Photonenmarkierungsanlage (Glasgow--Tagger)energiemarkiert. Mit dem Photonenspektrometer TAPS wurden die pi0-Mesonen über ihre beiden Zerfallsphotonennachgewiesen. Die gewählte Anordnung der 504BaF2-Einzelkristalle um ein Flüssigwasserstofftargeterlaubte den pi0-Nachweis im vollen Polarwinkelbereich. Die Datenbasis zur pi0-Photoproduktion am Proton konntehinsichtlich der Wirkungsquerschnitte und Photonasymmetriendurch Datenpunkte über den gesamten Polarwinkelbereichhinweg nachdrücklich erweitert werden.Eine weiterführende Multipolanalyse der neuen(Proton-pi0)-Daten ermöglichte im Energiebereich derDelta-Resonanz die Bestimmung der s- und p-WellenIsospinamplituden von E0+, M1-, E1+ und M1+.

Aufbau eines Moeller-Polarimeters für die Drei-Spektrometer-Anlage und Messung der Helizitätsasymmetrie in der Reaktion p(vec{e},e' p)pi 0 im Bereich der Delta-Resonanz

An der Drei-Spektrometer-Anlage am Beschleuniger MAMI wurde ein Elektronpolarimeter aufgebaut, das die longitudinale Spinpolarisation für Strahlenergien von 500-880 MeV bestimmt. Messprinzip ist die Møller-Streuung. Weiterhin wird ein Experiment zur Bestimmung der Strahlhelizitäts-Asymmetrie in resonanter Elektroproduktion neutraler Pionen am Proton vorgestellt. Diese Observable bietet Zugang zu nichtresonanten Untergrundamplituden in der Nukleon-Delta-Anregung, die im Hinblick auf die Extraktion der Quadrupolamplituden in diesem Übergang wichtig sind.

Aufbau des GDH-Experiments und Messung der Helizitätsabhängigkeit von gamma p p pi + pi- von der Schwelle bis 800 MeV

Das Experiment zur Überprüfung der Gerasimov-Drell-Hearn(GDH)-Summenregel am Mainzer Mikrotron diente zur Messunghelizitätsabhängiger Eigenschaften der Photoproduktion amProton. Hierbei konnten neben den totalen Photoabsorptionswirkungsquerschnitten auch Querschnitte partieller Kanäle der Einpion-, Zweipion- und Eta-Produktion bestimmt werden. Für die möglichen Doppel-Pion-Reaktionen sind zur Zeit nur wenig Information vorhanden. Daher sind die Reaktionsmechanismen der Doppel-Pion-Photoproduktion weitgehend noch unverstanden. Aus diesem Grund ist die Untersuchung weiterer Observablenerforderlich. Die Helizitätsabhängigkeit stellt eine solcheneue Observable dar und kann dadurch gemessen werden, daßein zirkular polarisiertes Photon mit einem longitudinalpolarisierten Nukleon wechselwirkt. Der Photonspin beträgt1 und der Fermionenspin des Nukleons beträgt 1/2.Die Spins koppeln zu 3/2 und 1/2. Dies liefert diehelizitätsabhängigen Wirkungsquerschnitte.Diese Dissertation beschreibt den Aufbau des Mainzer GDH-Experiments und die technische Realisation der Messung helizitätsabhängiger Photoabsorptionswirkungsquerschnitte. Die Helizitätsabhängigkeit der doppelt geladenen Doppel-Pion-Photoproduktion am Proton wurde anhand der gemessenen Daten untersucht. Diese Reaktion ist ein Zweistufenprozeß, wobei das angeregte Nukleon resonant oder nicht-resonant in die Endzustandsteilchen zerfällt. Durch die helizitätsabhängigen Daten wurden Freiheitsgradein der Doppel-Pion-Photoproduktion eingeschränkt, wodurch eine Verbesserung der Modelle der Gent-Mainz- und der Valencia-Gruppe ermöglicht wurde. Die im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Daten haben zusätzlich eine Motivation für weitere Interpretationsansätze durch die genanntenTheoriegruppen geschaffen.

Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton

Im Jahre 1997 wurden von Tatischeff et al. bei der Reaktion p p -> X p pi+ resonanzartige Zustände im Spektrum der invarianten Masse des fehlenden Nukleons X bei M = 1004, 1044 und 1094 MeV gefunden. In einem zweiten Experiment von Filkov et al. beobachtete man bei der Reaktion p d -> p p X Resonanzstrukturen bei M = 966, 986 und 1003 MeV. Solche exotischen Resonanzen widersprechen etablierten Nukleonenmodellen, die die Delta(1232)-Resonanz als ersten Anregungszustand beschreiben. Zur Deutung der beobachteten Strukturen wurden Quarkcluster-Modelle mit und ohne Farb-Magnet-Wechselwirkungen entwickelt. Lvov et al. zweifelten die experimentellen Ergebnisse an, da keine Strukturen in den Daten zur reellen Comptonstreuung gefunden wurden. Als Gegenargument wurde von Kobushkin vorgeschlagen, dass diese Resonanzen eine total-antisymmetrische Spin-Flavour-Wellenfunktion haben und nur der N-2Gamma-Zerfall erlaubt wäre. In dieser Arbeit wurde die Reaktion g p -> X pi+ -> n g g pi+ zur Suche nach diesen exotischen Resonanzen verwendet. Die Daten wurden parallel zur Messung der Pion-Polarisierbarkeiten am Mainzer Beschleuniger MAMI genommen. Durch Bremsstrahlung der Elektronen an einer Radiatorfolie wurden reelle Photonen erzeugt, deren Energie von der A2-Photonenmarkierungsanlage (Glasgow-Tagger) bestimmt wurde. Als Protontarget wurde ein 10 cm langes Flüssigwasserstoff-Target verwendet. Geladene Reaktionsprodukte wurden unter Vorwärtswinkeln Theta < 20 Grad bezüglich der Strahlachse in einer Vieldraht-Proportionalkammer nachgewiesen, während Photonen im Spektrometer TAPS mit 526 BaF2-Kristallen unter Polarwinkeln Theta > 60 Grad detektiert wurden. Zum Nachweis von Neutronen stand ein Flugzeitdetektor mit insgesamt 111 Einzelmodulen zur Verfügung. Zum Test der Analysesoftware und des experimentellen Aufbaus wurden zusätzlich die Reaktionskanäle g p -> p pi0 und g p -> n pi0 pi+ ausgewertet. Für die Ein-Pion-Produktion wurden differentielle Wirkungsquerschnitte unter Rückwärtswinkeln bestimmt und mit theoretischen Modellen und experimentellen Werten verglichen. Für den Kanal g p -> n pi0 pi+ wurden Spektren invarianter Massen für verschiedene Teilchenkombinationen ermittelt und mit einer Simulation verglichen. Die Daten legen nahe, dass die Reaktion hauptsächlich über eine Anregung der Delta0(1232)-Resonanz verläuft. Bei der Suche nach exotischen Resonanzen wurden keine statistisch signifikanten Strukturen gefunden. Es wurden Obergrenzen für den differentiellen Wirkungsquerschnitt ermittelt.

108 Sn studied with intermediate-energy Coulomb excitation

In dieser Arbeit wurde der instabile, Neutronenarme Kern 108Sn mit Hilfe der Coulomb-Anregung bei intermediaeren Energien in inverser Kinematik studiert. Diese Methode wurde bisher zur Untersuchung der ersten angeregten 2+ Zustaende und deren E2 Zerfallsraten in Kernen mit Kernladungszahl Z< 30 angewendet. 108Sn ist somit der Kern mit der groeßten Kernladungszahl, bei dem diese Studien bisher stattfanden. Das Ziel dieses Experiments war die Messung der unbekannten reduzierten Uebergangswahrscheinlichkeit B(E2,0+ -> 2+). Der B(E2)-Wert von 0.230(57) e2b2 wurde relativ zu dem bekannten Wert des Isotops 112Sn bestimmt. Das Experiment wurde an der GSI Darmstadt mit Hilfe des RISING Detektors und des Fragmentseperators (FRS) durchgefuehrt. Sekundaere Strahlen (108Sn, 112Sn) mit einer Energie von ca. 150 MeV pro Nukleon wurden auf ein 386 mg/cm2 dickes 197Au Target geschossen. Die Projektilfragmente wurden mit Hilfe des Fragmentseparators selektiert und identifiziert. Zur Selektion des Reaktionskanals und zur Bestimmung des Winkels der gestreuten Fragmente wurde das Teilchenteleskop CATE, das sich hinter dem Target befand, verwendet. Gammastrahlung, die in Koinzidenz mit den Projektilrestkernen emittiert wurde, wurde in den Germanium-Cluster Detektoren des RISING Detektors nachgewiesen. Der gemessene B(E2,0+ -> 2+)-Wert von 108Sn ist in Uebereinstimmung mit neueren Schalenmodellrechnungen, die auf realistischen effektiven Wechselwirkungen basieren und im Rahmen eines verallgemeinerten Seniorit¨ats-Schemas erklaert werden.