Systematic study of photoneutron reactions just above the photoneutron threshold

This thesis deals with the systematic study of photoneutron reactions in the astrophysically relevant energy region just above the neutron threshold. Photodisintegration reactions play a decisive role in the nucleosynthesis of elements heavier than iron. A large number of proton-rich isotopes are believed to be exclusively produced by a combination of (γ,n), (γ,p) and (γ,α) reactions during supernova explosions in the so-called p process. Astrophysical network calculations of this process have to account for thousands of photodisintegration reaction rates which mainly need to be adopted from theoretical predictions. To test and improve the predictive power of these calculations, it is mandatory to provide reliable experimental data for those reactions which can be studied in the laboratory. Therefore, in the scope of this thesis, the photoneutron reactions of various isotopes have been measured in photoactivation experiments at the superconducting Darmstadt electron linear accelerator S-DALINAC. In particular, for the first time, experimental data have been provided for the photoneutron cross sections of rare-earth isotopes in the astrophysically relevant energy region. The experimental results will be compared with theoretical predictions of two statistical model codes and discussed with regard to their astrophysical implications.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der systematischen Untersuchung von (γ,n)-Reaktionen im astrophysikalisch relevanten Energiebereich knapp oberhalb der Neutronenseparationsenergie. Photodisintegrationsreaktionen spielen eine maßgebliche Rolle in der Nukleosynthese der Elemente schwerer als Eisen. Man geht davon aus, dass eine große Anzahl von protonenreichen Kernen ausschließlich durch eine Kombination von (γ,n)-, (γ,p)- und (γ,α)-Reaktionen während einer Supernova-Explosion im sogenannten p-Prozess gebildet werden kann. Astrophysikalische Netzwerkrechnungen für diesen Prozess müssen tausende von Photodisintegrationsraten berücksichtigen, die weitestgehend auf theoretischen Vorhersagen beruhen. Um die Vorhersagekraft dieser Rechnungen zu überprüfen und zu verbessern, ist es erforderlich zuverlässige experimentelle Daten für all diejenigen Reaktionen zu liefern, die im Labor zugänglich sind. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene (γ,n)-Reaktionen in Photoaktivierungsexperimenten am supraleitenden Elektronenbeschleuniger S-DALINAC vermessen. Insbesondere wurden erstmalig experimentelle Daten für (γ,n)-Wirkungsquerschnitte im astrophysikalisch relevanten Energiebereich in der Massenregion der Seltenen Erden bereitgestellt. Die experimentellen Ergebnisse werden mit zwei auf dem Statistischen Modell basierenden Rechnungen verglichen und im Hinblick auf ihre astrophysikalische Relevanz diskutiert.