Untersuchung der Abbremsung von Schwerionen in Materie im Energiebereich (40 - 400) MeV / u

Ziel dieser Doktorarbeit war es, die Energieverluste von Schwerionen im Energiebereich (40 - 400) MeV/u zu messen. Bei diesen Strahlenergien existieren bis jetzt kaum experimentelle Daten. Um die theoretischen Vorhersagen in diesem Energiebereich zuüberprüfen, braucht man präzise Meßergebnisse. Auch ein wesentlicher Teil der geplanten Experimente für die Erforschung der Kernstruktur soll mit abgebremsten Fragmentstrahlen durchgeführt werden. Die wichtigste Größe, die das Abbremsen der Ionen in Materie beschreibt ist der Energieverlust. In Rahmen dieser Arbeit wurde dieser für Goldionen im Energiebereich (40 - 100) MeV/u in verschiedene Targetmaterialien (Z 2 = 4 - 79) gemessen. Die Besonderheit dabei besteht in der großen Anzahl von Ladungszuständen bei den Wechselwirkungen, die wegen der Ionenumladung bei diesen Energien erzeugt werden (z.B. 10 signifikante Ladungszustände von Goldionen im Silbertarget bei 63 MeV/u). In diesem Energiebereich gibt es keine Theorie, die hinreichend gut die Ladungsverteilung von schweren Ionen (wie Gold) vorhersagt. Weil der Energieverlust stark von der Ionenladung abhängt, wurde die Ladungsverteilung genau vermessen. Der aus den Experimenten bestimmte Energieverlust wurde dann mit den Vorhersagen der herkömmlichen Theorien verglichen. Dabei wurden Abweichungen bis zu 25% festgestellt. Eine modifizierte Theorie, welche den als Summe der mit den gemessenen Ladungshäufigkeiten gewichteten Energieverlust nach der LS­Teorie für nackte Projektile berechnet, führt zu einer besseren Beschreibung. Neben dem Energieverlust spielt die Energieverluststreuung eine wichtige Rolle bei der Beschreibung des Abbremsens von Schwerionen in Materie. Die experimentellen Ergebnisse zeigten eine größere Abweichung dieser Streuung bedingt durch Stösse bei Energien unter 80 MeV/u. Das zeigt, daß in diesem Energiebereich die Streuung durch Umladung überwiegt. Im Hinblick auf Anwendungen im GSI Zukunftsprojekt wurde die Reichweiteverteilung von 56 Ni Fragmenten gemessen. Es wurde ein neues Verfahren zur vollständigen Abbremsung im Gas ausprobiert und konnte gezeigt werden, daß die Reichweitestreuung von 56 Ni Fragmenten um den Faktor 4.4 reduziert werden kann. Diese Ergebnisse werden eine wichtige Rolle spielen bei der Auslegung zukünftiger Anlagen (Super-FRS). Die Beschreibung des Ionentransports im Gas bei hohen Drücken ist dabei wichtig in Bezug auf den Entwurf einer gasgefüllten Zelle als Ionenfängers. Mit Hilfe von zwei Simulationsprogrammen wurde qualitativ der Ionentransport in einer solchen Zelle untersucht. Die Ergebnisse sind ermutigend in Bezug auf zukünftige Experimente mit kurzlebigen Nukliden