Physics Letters B (Aug 2024)
Measurement of nuclear interaction cross sections towards neutron-skin thickness determination
- L. Ponnath,
- T. Aumann,
- C.A. Bertulani,
- R. Gernhäuser,
- M. Heil,
- T. Almusidi,
- H. Alvarez-Pol,
- L. Atar,
- L. Atkins,
- Y. Ayyad,
- J. Benlliure,
- K. Boretzky,
- M.J.G. Borge,
- L.T. Bott,
- G. Bruni,
- B. Brückner,
- P. Cabanelas,
- C. Caesar,
- E. Casarejos,
- J. Cederkall,
- A. Corsi,
- D. Cortina-Gil,
- J.A. Dueñas,
- M. Duer,
- Z. Elekes,
- S. Escribano Rodriguez,
- L. Fabbietti,
- A. Falduto,
- M. Feijoo,
- M. Feijoo Fontan,
- L.M. Fonseca,
- A. Frotscher,
- D. Galaviz,
- E. Galiana,
- G. García-Jiménez,
- I. Gašparic̀,
- E.I. Geraci,
- A. Gillibert,
- B. Gnoffo,
- D. González Caamaño,
- A. Graña González,
- K. Göbel,
- A.-L. Hartig,
- A. Heinz,
- T. Hensel,
- M. Holl,
- A. Horvat,
- A. Jedele,
- D. Jelavic̀ Malenica,
- T. Jenegger,
- H.T. Johansson,
- B. Jonson,
- N. Kalantar-Nayestanaki,
- A. Kelic-Heil,
- O.A. Kiselev,
- P. Klenze,
- D. Kresan,
- T. Kröll,
- E. Kudaibergenova,
- D. Kurtulgil,
- D. Körper,
- M. Labiche,
- C. Langer,
- I. Lihtar,
- Yu.A. Litvinov,
- B. Löher,
- J. Mayer,
- S. Murillo Morales,
- E. Nacher,
- T. Nilsson,
- A. Obertelli,
- V. Panin,
- J. Park,
- S. Paschalis,
- A. Perea,
- M. Petri,
- S. Pirrone,
- T. Pohl,
- R. Reifarth,
- H.-B. Rhee,
- J.L. Rodriguez-Sanchez,
- L. Rose,
- D.M. Rossi,
- P. Russotto,
- D. Savran,
- H. Scheit,
- H. Simon,
- S. Storck-Dutine,
- A.M. Stott,
- C. Sürder,
- R. Taniuchi,
- O. Tengblad,
- P. Teubig,
- L. Trache,
- M. Trimarchi,
- H.T. Törnqvist,
- L. Varga,
- V. Wagner,
- F. Wamers
Affiliations
- L. Ponnath
- Technische Universität München, School of Natural Science, James-Franck-Str 1, Garching, 85748, Germany; Corresponding author.
- T. Aumann
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany; Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF), GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Campus Darmstadt, 64289, Darmstadt, Germany
- C.A. Bertulani
- Texas A&M University-Commerce, 75428, Commerce, TX, United States of America; Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF), GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Campus Darmstadt, 64289, Darmstadt, Germany
- R. Gernhäuser
- Technische Universität München, School of Natural Science, James-Franck-Str 1, Garching, 85748, Germany
- M. Heil
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- T. Almusidi
- King Saud University, Riyadh, 11451, Saudi Arabia
- H. Alvarez-Pol
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- L. Atar
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- L. Atkins
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- Y. Ayyad
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- J. Benlliure
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- K. Boretzky
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- M.J.G. Borge
- Instituto de Estructura de la Materia, CSIC, Madrid, E-28006, Spain
- L.T. Bott
- Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue Str. 1, Frankfurt am Main, 60438, Germany
- G. Bruni
- Institutionen för Fysik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, 412 96, Sweden
- B. Brückner
- Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue Str. 1, Frankfurt am Main, 60438, Germany
- P. Cabanelas
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- C. Caesar
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- E. Casarejos
- CINTECX, Universidade de Vigo, DSN, Dpt. Mech. Engineering, Vigo, E-36310, Spain
- J. Cederkall
- Lund University, Department of Physics, P.O. box 118, Lund, 221 00, Sweden
- A. Corsi
- CEA Saclay, IRFU/DPhN, Centre de Saclay, Gif-sur-Yvette, 91191, France
- D. Cortina-Gil
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- J.A. Dueñas
- Depto. Ingeniería Eléctrica y Centro de Estudios Avanzados en Física, Matemáticas y Computación. Universidad de Huelva, Huelva, 21071, Spain
- M. Duer
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- Z. Elekes
- ATOMKI Debrecen, Bem tér 18/c, Debrecen, 4026, Hungary
- S. Escribano Rodriguez
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- L. Fabbietti
- Technische Universität München, School of Natural Science, James-Franck-Str 1, Garching, 85748, Germany
- A. Falduto
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- M. Feijoo
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- M. Feijoo Fontan
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- L.M. Fonseca
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- A. Frotscher
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- D. Galaviz
- Laboratório de Instrumentacão e Física Experimental de Partículas, LIP, Av. Prof. Gama Pinto 2, Lisbon, 1649-003, Portugal; University of Lisbon - Faculdade de Ciencias, Campo Grande, Lisbon, 1649-016, Portugal
- E. Galiana
- Laboratório de Instrumentacão e Física Experimental de Partículas, LIP, Av. Prof. Gama Pinto 2, Lisbon, 1649-003, Portugal
- G. García-Jiménez
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- I. Gašparic̀
- RBI Zagreb, Bijenicka cesta 54, Zagreb, HR10000, Croatia
- E.I. Geraci
- Universitá di Catania, Dipartimento di Fisica e Astronomia “Ettore Majorana”, Catania, Italy; INFN Sezione di Catania, Via Santa Sofia 64, Catania, 95123, Italy
- A. Gillibert
- CEA Saclay, IRFU/DPhN, Centre de Saclay, Gif-sur-Yvette, 91191, France
- B. Gnoffo
- Universitá di Catania, Dipartimento di Fisica e Astronomia “Ettore Majorana”, Catania, Italy; INFN Sezione di Catania, Via Santa Sofia 64, Catania, 95123, Italy
- D. González Caamaño
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- A. Graña González
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- K. Göbel
- Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue Str. 1, Frankfurt am Main, 60438, Germany; GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- A.-L. Hartig
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- A. Heinz
- Institutionen för Fysik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, 412 96, Sweden
- T. Hensel
- Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Radiation Physics, Bautzner Landstraße 400, Dresden, 01328, Germany
- M. Holl
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- A. Horvat
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; RBI Zagreb, Bijenicka cesta 54, Zagreb, HR10000, Croatia
- A. Jedele
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF), GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Campus Darmstadt, 64289, Darmstadt, Germany
- D. Jelavic̀ Malenica
- RBI Zagreb, Bijenicka cesta 54, Zagreb, HR10000, Croatia
- T. Jenegger
- Technische Universität München, School of Natural Science, James-Franck-Str 1, Garching, 85748, Germany
- H.T. Johansson
- Institutionen för Fysik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, 412 96, Sweden
- B. Jonson
- Institutionen för Fysik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, 412 96, Sweden
- N. Kalantar-Nayestanaki
- ESRIG, University of Groningen, Groningen, Netherlands
- A. Kelic-Heil
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- O.A. Kiselev
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- P. Klenze
- Technische Universität München, School of Natural Science, James-Franck-Str 1, Garching, 85748, Germany
- D. Kresan
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- T. Kröll
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- E. Kudaibergenova
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- D. Kurtulgil
- Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue Str. 1, Frankfurt am Main, 60438, Germany
- D. Körper
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- M. Labiche
- Science and Technology Facilities Council - Daresbury Laboratory, Warrington, WA4 4AD, United Kingdom
- C. Langer
- Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue Str. 1, Frankfurt am Main, 60438, Germany; FH Aachen University of Applied Sciences, Aachen, 52066, Germany
- I. Lihtar
- RBI Zagreb, Bijenicka cesta 54, Zagreb, HR10000, Croatia
- Yu.A. Litvinov
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- B. Löher
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- J. Mayer
- Universität zu Köln, Institut für Kernphysik, Zülpicher Straße 77, Köln, 50937, Germany
- S. Murillo Morales
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- E. Nacher
- Instituto de Física Corpuscular (CSIC – Univ. of Valencia), Paterna (Valencia), E-46980, Spain
- T. Nilsson
- Institutionen för Fysik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg, 412 96, Sweden
- A. Obertelli
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- V. Panin
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- J. Park
- Center for Exotic Nuclear Studies, Institute for Basic Science, Daejeon, 34126, Republic of Korea
- S. Paschalis
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- A. Perea
- Instituto de Estructura de la Materia, CSIC, Madrid, E-28006, Spain
- M. Petri
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- S. Pirrone
- INFN Sezione di Catania, Via Santa Sofia 64, Catania, 95123, Italy
- T. Pohl
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- R. Reifarth
- Goethe-Universität Frankfurt, Max-von-Laue Str. 1, Frankfurt am Main, 60438, Germany
- H.-B. Rhee
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- J.L. Rodriguez-Sanchez
- IGFAE, Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, E-15782, Spain
- L. Rose
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- D.M. Rossi
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- P. Russotto
- INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via Santa Sofia 62, Catania, 95123, Italy
- D. Savran
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- H. Scheit
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- H. Simon
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- S. Storck-Dutine
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- A.M. Stott
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- C. Sürder
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- R. Taniuchi
- School of Physics, Engineering and Technology, University of York, York, YO10 5DD, United Kingdom
- O. Tengblad
- Instituto de Estructura de la Materia, CSIC, Madrid, E-28006, Spain
- P. Teubig
- Laboratório de Instrumentacão e Física Experimental de Partículas, LIP, Av. Prof. Gama Pinto 2, Lisbon, 1649-003, Portugal; University of Lisbon - Faculdade de Ciencias, Campo Grande, Lisbon, 1649-016, Portugal
- L. Trache
- IFIN-HH, Bucharest, Romania
- M. Trimarchi
- INFN Sezione di Catania, Via Santa Sofia 64, Catania, 95123, Italy; Università degli studi di Messina, Italy
- H.T. Törnqvist
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany; GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- L. Varga
- Technische Universität München, School of Natural Science, James-Franck-Str 1, Garching, 85748, Germany
- V. Wagner
- Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Physik, Institut für Kernphysik, 64289, Darmstadt, Germany
- F. Wamers
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Planckstraße 1, 64291, Darmstadt, Germany
- Journal volume & issue
-
Vol. 855
p. 138780
Abstract
The accuracy of reaction theories used to extract properties of exotic nuclei from scattering experiments is often unknown or not quantified, but of utmost importance when, e.g., constraining the equation of state of asymmetric nuclear matter from observables as the neutron-skin thickness. In order to test the Glauber multiple-scattering model, the total interaction cross section of Image 1 on carbon targets was measured at initial beam energies of 400, 550, 650, 800, and 1000 MeV/nucleon. The measurements were performed during the first experiment of the newly constructed R3B (Reaction with Relativistic Radioactive Beams) experiment after the start of FAIR Phase-0 at the GSI/FAIR facility with beam energies of 400, 550, 650, 800, and 1000 MeV/nucleon. The combination of the large-acceptance dipole magnet GLAD and a newly designed and highly efficient Time-of-Flight detector enabled a precise transmission measurement with several target thicknesses for each initial beam energy with an experimental uncertainty of ±0.4%. A comparison with the Glauber model revealed a discrepancy of around 3.1% at higher beam energies, which will serve as a crucial baseline for the model-dependent uncertainty in future fragmentation experiments.