Low-energy dipole response of the halo nuclei 6,8He

In this thesis the low-energy dipole response of 6He and 8He is investigated using relativistic Coulomb excitation in inverse kinematics. The dipole strength distributions of 6He and 8He are extracted and presented up to 15 MeV excitation energy. This is the first complete measurement of the low-energy dipole response of 8He. An experiment is presented that has been performed to measure the decay of 6He and 8He after electromagnetic excitation with high precision and statistics. For the first time a four neutron decay channel is successfully measured and analyzed using the invariant-mass method. The combination of the neutron detectors new Large Area Neutron Detector (NeuLAND) and Neutron Detection System for Breakup of Unstable Nuclei with Large Acceptance (NEBULA) at the Superconducting Analyzer for multi-particle from Radio Isotope Beams (SAMURAI) setup at the RIKEN Nishina Center in Japan made this possible. The full setup is presented and the measurement principles are explained. The calibration procedures and analysis techniques applied in this work are described in detail. This includes an improved procedure to identify and subtract the contribution by nuclear excitation reactions from the measured cross section. For the momentum reconstruction of the high energy neutrons, a new reconstruction algorithm is developed. The setups acceptance, efficiency and relative energy resolution is characterized using GEANT4 simulations. The cross talk rejection performance of the developed reconstruction algorithm is determined and correction procedures are developed. The results obtained on the dipole response of 6He and 8He are compared to previous results from experiment and theory. Furthermore, correlations in the ground state are investigated in a cluster approach. The final-state correlations are investigated in Jacobi coordinates and by comparing to a phase-space decay. New results on the 5He and 7He ground-state resonances are presented and discussed as a side topic.

In dieser Dissertation wird die Niedrigenergie-Dipolstärke der Halokerne 6He und 8He mithilfe von relativistischer Coulombanregung in inverser Kinematik untersucht. Die Verteilung der Dipolstärke von 6He und 8He wird bis zu Anregungsenergien von 15 MeV extrahiert und vorgestellt. Dies ist die erste vollständige Messung der Niedrigenergie-Dipolstärke von 8He. Ein Experiment zur Messung des Zerfalls von 6He und 8He nach elektromagnetischer Anregung mit hoher Präzision und Statistik wird vorgestellt. Zum ersten Mal wird ein Zerfallskanal mit vier Neutronen mithilfe des Prinzips der invarianten Masse erfolgreich gemessen und analysiert. Die Kombination der Neutronendetektoren new Large Area Neutron Detector (NeuLAND) und Neutron Detection System for Breakup of Unstable Nuclei with Large Acceptance (NEBULA) am Superconducting Analyzer for multi-particle from Radio Isotope Beams (SAMURAI) Aufbau am RIKEN Nishina Center in Japan hat dies möglich gemacht. Der vollständige Aufbau wird präsentiert und die Messmethoden erklärt. Die in dieser Arbeit verwendeten Kalibrationsverfahren und Analysetechniken werden im Detail erklärt. Es wird eine verbesserte Methode zur Identifikation und Korrektur des Anteils an nuklearen Reaktionen am gemessenen Wirkungsquerschnitt vorgestellt. Ein neuer Algorithmus zur Rekonstruktion der Impulse der hochenergetischen Neutronen wird entwickelt. Die Akzeptanz, die Effizienz und die Relativenergieauflösung des Aufbaus wird mithilfe von GEANT4 Simulationen ermittelt. Außerdem wird die Fähigkeit des entwickelten Rekonstruktionsalgorithmus zur Unterdrückung von Cross-Talk bestimmt und Korrekturverfahren werden entwickelt. Die Ergebnisse zur Dipolstärke von 6He und 8He werden mit bisherigen experimentellen und theoretischen Ergebnissen verglichen. Des Weiteren werden Korrelationen in den Grundzuständen mithilfe eines Clusteransatzes untersucht. Die Endzustandskorrelationen werden in Jacobi-Koordinaten und durch den Vergleich zum Phasenraumzerfall untersucht. Neue Ergebnisse zu den Grundzustandsresonanzen von 5He und 7He werden als Nebenthema präsentiert und diskutiert.