Untersuchungen zu den Reaktionen 233U(n_th,f) und 235U(n_th,f) - Winkelkorrelationen zwischen den in der ternären Spaltung emittierten Teilchen und Quaternäre Spaltung

Abstract

In Experimenten am Hochflußreaktor des Instituts Laue-Langevin (ILL) ist eine Tripel-Korrelation in der ternären Kernspaltung von 233U und 235U mit kalten polarisierten Neutronen untersucht worden. Die Observable setzt sich aus den Einheitsvektoren für den Neutronenspin, der Emissionsrichtung des leichten Spaltfragments und der Emissionsrichtung des ternären Teilchens zusammen. Eine Korrelation dieser Art ist hier zum ersten Mal in der Spaltung gesucht worden. Überraschenderweise wurde für beide untersuchten Targets ein von Null verschiedener Wert in der Größenordnung von 10^-3 gefunden. Eine Korrelation der angegebenen Art verletzt formal die Zeitumkehrinvarianz, jedoch kann aus der Beobachtung dieser Korrelation nicht notwendigerweise auf eine Verletzung der Zeitumkehrinvarianz geschlossen werden. Die genauere Untersuchung der Korrelation zeigt, daß der Absolutwert der Asymmetrie mit wachsender Energie der ternären Teilchen ansteigt. Erste Erklärungsversuche gehen von einer Bevorzugung der Emission des ternären Teilchens von einem der beiden Fragmente aus und analysieren in einem statistischen Modell die unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten für die Ankopplung des Drehimpulses aufgrund des Rückstoßes vom ternären Teilchen an den Spin des Fragments, den dieses bei Einfang eines polarisierten Neutrons übernimmt. Weiterhin konnten in den Experimenten neue Daten zur quaternären Spaltung gewonnen werden. Dabei muß zwischen echter quaternärer und durch den Zerfall eines teilcheninstabilen ternären Teilchen vorgetäuschter Vierfachspaltung unterschieden werden. Aufgrund der Winkelverteilung der Spaltprodukte konnten diese verschiedenen Mechanismen unterschieden und die jeweilige Ausbeuten bestimmt werden. Die meisten der beobachteten Vierfach-Ereignisse wurden als Zerfallsprodukte von 8Be identifiziert, aber auch echte quaternäre Spaltung und der Zerfall von angeregtem 7Li konnten nachgewiesen und deren Ausbeute bestimmt werden.

At the high flux reactor of the Institut Laue-Langevin (ILL) experiments were performed to study a triple correlation in ternary fission of 233U and 235U with cold polarized neutrons. The observable under study is a vector product of unit vectors of the neutron polarization and the momenta of the light fission fragment and the ternary particle. A correlation of this type is studied in the present experiment for the first time in fission. Unexpectedly, a non-zero value of the order of 10^-3 was found. The correlation does formally violate time reversal invariance, however, final state interactions can equally bring about such a correlation.

Detailed investigations show that the absolute value of the asymmetry increases with increasing ternary particle energy.

A first theoretical model to explain the observed correlation is based on the preferred emission of a ternary particle from one of the fission fragments. The different probabilities for the transfer of orbital angular momentum from the recoil in the emission of the ternary particle to the partly polarized fission fragment is analyzed in a statistical model.

In the same experiment new data for quaternary fission was obtained. Here true quaternary fission has to be distinguished from events where it is mimicked by the decay of a particle-unstable ternary particle. This could be accomplished with the help of angular correlations of the detected products. Most observed quaternary events are identified as decay products of 8Be, but also true quaternary fission events and the decay of 7Li from an exited state could be established. Yields could be determined for all of the different processes observed.