(n,α) reaksiyon tesir kesiti sistematiklerinin elde edilmesi ve Hauser-Feshbach model tanımlaması
Obtaining systematics of (n, α) reaction cross section and description of Hauser-Feshbach model definition
Yazar: SEMA KÜÇÜKSUCU
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA YİĞİT
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Ampirik yöntemler = Emprical methods ; Nötron reaksiyonları = Neutron reactions ; Nükleer reaksiyonlar = Nuclear reactions ; Tesir kesiti = Cross section ; Yarı ampirik hesaplama = Semiempirical calculation ; Yarı ampirik yöntemler = Semiempirical methods

Özet:
Nötronla oluşturulan reaksiyonlar üzerine veri analizinin yapılması nükleer
astrofizikte ve nükleer teknoloji uygulamalarında önemli bir araştırma konusu olarak
süregelmiştir. Özellikle (n, α) reaksiyonları üzerine tesir kesiti verileri yıldız
ortamındaki birçok enerji üretimi ve nükleosentez sürecinde ve ayrıca nükleer
mühendislik ve tıptaki birçok uygulamada gereklidir. Tesir kesitleri deneysel olarak,
nükleer modellerden ve sistematiklerden elde edilebilir. Birçok hedef çekirdek ve
gelme enerjisi için (n, α) reaksiyonlarının deneysel tesir kesitleri ya mevcut değildir
ya da sınırlı sayıda ölçüm vardır. Ayrıca bazı hedef çekirdekler için yapılan
ölçümlerde, birbirlerinden oldukça farklı tesir kesitleri elde edilmiştir. Herhangi bir
reaksiyon kanalı için deneysel veriler birbiriyle çelişkili olduğunda, sınırlı olduğunda
ya da tam enerji aralığında hiçbir ölçüm olmadığında, bu reaksiyonların tesir
kesitlerini elde etmek için ya nükleer model hesaplamalarının ya da tesir kesiti
sistematiklerinin kullanılmasına ihtiyaç duyulur. Bu düşünce ışığında, bu tezde (n, α)
reaksiyon tesir kesitleri için bileşik çekirdek istatistiksel reaksiyon teorisi üzerine
temellendirilmiş ampirik ve yarı-ampirik formüller elde edilmiştir. Ayrıca (n, α)
reaksiyon kanalı için nükleer model hesaplamaları yapılmıştır. Nükleer model
hesaplamaları TALYS 1.95 ve NON-SMOKER reaksiyon kodları kullanılarak
istatistiksel Hauser-Feshbach teorisi çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. Nükleer kütle
ve seviye yoğunluk modellerinin tesir kesitleri üzerine etkisi TALYS 1.95 kodu
kullanılarak analiz edilmiştir. Ayrıca (n, α) tesir kesitleri üzerine izotopik etkilerin
değerlendirmeleri, 47−74F e ve 100−132Sn izotopları üzerine tesir kesiti hesaplamaları
gerçekleştirilerek yapılmıştır. İlaveten zayıf s-sürecine katkıda bulunan 12 çekirdek
için (n, α) reaksiyon tesir kesiti hesaplamaları yapılmıştır. Hesaplanan (n, α) tesir
kesitlerinin özelliklerinin analizine ek olarak, yıldız ortamındaki sıcaklık aralığı için
Maxwellian ortalamalı tesir kesitleri belirlenmiştir. Yapılan model hesaplamaları ile
yıldızlarda (n, α) reaksiyonlarının meydana geldiği astrofiziksel ilgili enerji
pencereleri saptanmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar literatürden alınan
deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Şu anki çalışmayla (n, α) reaksiyonlarının tesir
kesitleri için sunulan sonuçlar, gelecekteki deneysel çalışmalarda öncelikli enerji
aralıkları için bir kılavuzluk sağlar.
Anahtar Kelimeler: (n, α) Reaksiyon Tesir Kesiti, Ampirik Formül, Hauser-Feshbach
Modeli, Nükleosentez, Zayıf s-Süreci.
Şubat, 2022; 125 sayfa

Abstract:
Data analysis on neutron-induced reactions has continued an important research topic
in nuclear astrophysics and nuclear technology applications. In particular, cross
section data on (n, α) reactions are required in many energy generation and
nucleosynthesis processes in the stellar environment, as well as in many applications
in nuclear engineering and medicine. Cross sections can be obtained from
experimental, nuclear models and systematics. Experimental cross sections of (n, α)
reactions for many target nuclei and incident energies are either not available or a
limited number of measurements are available. In addition, in the measurements made
for some target nuclei, quite different cross sections were obtained from each other.
When experimental data for any reaction channel are inconsistent, limited, or when
there are no measurements in the full energy range, either nuclear model calculations
or cross-section systematics need to be used to obtain cross sections for these
reactions. In the light of this thought, empirical and semi-empirical formulas based on
compound statistical reaction theory for (n, α) reaction cross sections are obtained in
this thesis. In addition, nuclear model calculations were carried out for the (n, α)
reaction channel. Nuclear model calculations were performed within the framework
of statistical Hauser-Feshbach theory using TALYS 1.95 and NON-SMOKER
reaction codes. The effects of nuclear mass and level density models on cross sections
were analyzed using the TALYS 1.95 code. Besides, evaluations of isotopic effects on
(n, α) cross sections were made by performing cross section calculations on 47−74F e
and 100−132Sn isotopes. In addition, (n, α) reaction cross section calculations were
employed for 12 nuclei contributing to the weak s-process. In addition to the analysis
of the properties of the calculated (n, α) cross sections, Maxwellian average cross
sections were determined for the temperature range in the stellar environment. With
the model calculations, the astrophysically relevant energy windows in which the
(n, α) reactions occur in the stars have been determined. The results obtained from
this study were compared with the experimental data from the literature. The results
presented for cross sections of (n, α) reactions in current work provide a guide for
priority energy ranges in future experimental studies.
Key Words:(n, α) Reaction Cross Section, Empirical Formula, Hauser-Feshbach
Model, Nucleosynthesis, Weak s-Process.
February, 2022; 125 pages