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Measurement of the Charge-Changing Cross Section of ¹²⁰Sn at Relativistic Energies

Falduto, Ashton Marie (2024)
Measurement of the Charge-Changing Cross Section of ¹²⁰Sn at Relativistic Energies.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027362
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Measurement of the Charge-Changing Cross Section of ¹²⁰Sn at Relativistic Energies
Language: English
Referees: Aumann, Prof. Dr. Thomas ; Obertelli, Prof. Dr. Alexandre
Date: 22 May 2024
Place of Publication: Darmstadt
Collation: vii, 133 Seiten
Date of oral examination: 17 May 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00027362
Abstract:

The knowledge of the equation of state (EOS) for neutron-rich matter is fundamental for understanding properties of, e.g., neutron stars, core-collapse supernova, and neutron-rich nuclei. Deriving experimental constraints for the EOS is thus of utmost importance. The parameter for the slope of the symmetry energy at saturation density (L), in the EOS for asymmetric nuclear matter has not yet been sufficiently constrained experimentally. One variable that has been proven to be highly sensitive to L is the neutron-skin thickness, which is the difference between the nuclear root-mean-square (rms) obtained using the density distributions of neutrons and protons in a nucleus. It has been shown that through an accurate measurement of the total neutron-removal cross section, the value of L can be constrained. The R³B setup has been upgraded to now include the neutron detector NeuLAND and the GLAD dipole magnet alongside our tracking setup, which will allow measurements with high momentum resolution and large acceptance. This will allow us to get the accuracy required for constraining L. With this setup, accurate measurements of the total reaction, charge-changing, and neutron-removal cross sections are possible. A first measurement for ¹²⁰Sn has already been completed using the FAIR phase 0 R³B setup at GSI and will be presented here. First results for the charge-changing cross section are also presented along with an outlook for future experiments.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Die Kenntnis der nuklearen Zustandsgleichung für neutronenreiche Materie ist grundlegend für das Verständnis der Eigenschaften von Neutronensternen, Kernkollaps-Supernovae, neutronenreichen Atomkernen und vielen weiteren Bereichen der Physik. Die Einschränkung der nuklearen Zustandsgleichung durch experimentelle Daten ist daher von besonderer Wichtigkeit. Insbesondere der Steigungsparameter L der Symmetrie-Energie bei Sättigungsdichte ist bislang experimentell nur sehr schwach eingegrenzt. Eine sehr bedeutende experimentell zugängliche Größe ist die Neutronenhautdicke von Kernen, da diese stark mit L korreliert ist. Sie wird beschrieben durch die Differenz der quadratischen Mittel der Dichteverteilungen von Neutronen und Protonen im Kern. Es konnte gezeigt werden, dass präzise Messungen von totalen Neutronenseparationswirkungsquerschnitten gut geeignet sind um den Wert des Parameters L weiter einzugrenzen. Der experimentelle Aufbau R³B wurde aufgerüstet und beinhaltet neben den vorhandenen Komponenten zur Rekonstruktion von Teilchenbahnen nun den Neutronendetektor NeuLAND und den Dipolmagneten GLAD, was Experimente mit hoher Impulsauflösung bei gleichzeitig hoher Akzeptanz möglich macht. Hierdurch wird die nötige Genauigkeit erreicht um die Einschränkung des L-Parameters zu erlauben. Mit diesem Aufbau können nun Messungen von totalen sowie Landungsänderungs- und Neutronenseparationswirkungsquerschnitten durchgeführt werden. In dieser Arbeit wird eine solche Messung für Zinn-120 vorgestellt, welche mit dem FAIR Phase 0 R³B Aufbau durchgeführt wurde. Es werden erste Ergebnisse für den Ladungsänderungswirkungsquer- schnitt präsentiert und ein Ausblick auf zukünftige Experimente aufgezeigt.

German
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-273624
Classification DDC: 500 Science and mathematics > 530 Physics
Divisions: 05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics > Experimentelle Kernphysik
Date Deposited: 22 May 2024 11:42
Last Modified: 22 May 2024 11:42
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/27362
PPN:
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