Badania struktury trudno-dostepnych jader atomowych

56 %
44 %
Information about Badania struktury trudno-dostepnych jader atomowych

Published on February 28, 2008

Author: MirekZ

Source: slideshare.net

Description

badanie jader atomowych neutrono-nadmiarowych

Badania struktury trudno-dostępnych jąder atomowych Rafał Broda Oddział Fizyki Jądrowej i Oddziaływań Silnych Zakład Struktury Jądra (NZ22) Instytut Fizyki Jądrowej im. H.Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk

 

B.Fornal, W.Królas, T.Pawłat, J.Wrzesiński, R.B. Purdue University, W.Lafayette, IN, USA Argonne National Laboratory, Argonne, Ill, USA Hahn-Meitner Institut, Berlin, Germany INFN LNL Legnaro/Padova University, Włochy Gesellschaft fuer Schwere Ionen, Darmstadt, Germany JYFL-University of Jyvaskyla, Finland LBL Berkeley, Cf, USA

 

 

 

Thick target experiments  R. Broda et al., JPG 32, 151 (2006) Fragments stopped in the target, no isotopic identification Aquisition of high statistics  -  coincidence data sets Level structure from coincidence analysis, ID from cross-coincidences and/or known transitions GAMMASPHERE

Fragments stopped in the target, no isotopic identification

Aquisition of high statistics  -  coincidence data sets

Level structure from coincidence analysis, ID from cross-coincidences and/or known transitions

R. Broda et al., Phys.Lett. B 251, 245 (1990) (Argonne-Notre Dame Array) 56 Fe 96 Ru

 

 

 

 

 

48 Ca (330 MeV) + 238 U ( thick target ) GAMMASPHERE at Argonne 48 Ca 66 Ni

N/Z=1.54 N/Z=1.29

 

 

Neutron-rich nuclei produced in deep-inelastic processes Beams of heavy-ions at energies above the Coulomb barrier Transfer of nucleons – trend to equilize N/Z ratio Population of Yrast states in final fragments

Beams of heavy-ions at energies above the Coulomb barrier

Transfer of nucleons – trend to equilize N/Z ratio

Population of Yrast states in final fragments

 

232Th + 136Xe Berkeley experiment with ~ 80 Gammasphere detectors J.F.C.Cocks et al. Phys.Rev.Lett.78,2920 (1997) J.F.C.Cocks et al. Nucl.Phys.A645, 61 (1999)

208 Pb early high spin states study (e,e’) - J.P. Connelly at al., Phys. Rev. C 45, 2711 (1992) Deep Inelastic Reactions 64 Ni + 208 Pb - M. Schramm at al., Z. Phys. A 344, 363, (1993)

(e,e’) - J.P. Connelly at al., Phys. Rev. C 45, 2711 (1992)

Deep Inelastic Reactions

64 Ni + 208 Pb - M. Schramm at al., Z. Phys. A 344, 363, (1993)

Gasp

 

 

 

208 Pb (1360 MeV) + 238 U Gammasphere at Argonne N/Z=1.54 N/Z=1.59 206 Hg

 

 

132 Sn 133 Sb 134 Te 135 I 136 Xe 137 Cs 138 Ba

 

64 Ni + 208 Pb 64 Ni + 130 Te

R.Broda et al., Phys.Rev. Lett. 74, 868 (95) 5 - - 4 + 2 + ( 2 + ) 0 + 1114 (4 + , 3 - ) ( 5 - ) 70 Ni 42 72 Ni 44 1.26 1.10

 -ray thick target measurements with DIC advantages Gamma rays from all reaction products High statistics Gamma rays from the stopped nuclei – narrow lines – easy analysis of  coincidences Detection of cross-coincidences – some potential for identification GASP CLARA PRISMA ~ advantages ~ limitations limitations Gamma spectra very complicated (hundreds of sources) Gamma rays from the short lived states smeared out by the Doppler effect (emitted before a product is stopped) Difficulties of identifications without a starting point. Angular distribution of  rays almost isotropic and

PRISMA spectrometer A magnetic heavy ion spectrometer designed to fully identify (A, Z) fragments deflected at large angles CLARA: an array of 24 Clover detectors 238 U + 330 MeV 48 Ca Complementary sets of data: PRISMA – (A,Z) identification, fast  transitions and GAMMASPHERE –  -  coincidence data

A magnetic heavy ion spectrometer designed to fully identify (A, Z) fragments deflected at large angles

CLARA: an array of 24 Clover detectors

Complementary sets of data: PRISMA – (A,Z) identification, fast  transitions and GAMMASPHERE –  -  coincidence data

Identification of new short-lived states in 49 Ca (  p 1/2 ,  f 5/2 single particle energies) and 50 Ca ( 2 + 2 ) New results for N  28 Ca and K isotopes 6 A new 7/2 – isomer in 47 K Observation of excited states in 48 K and 49 K  R. Broda et al.  R. Broda et al.  W. Królas et al.

Identification of new short-lived states in 49 Ca (  p 1/2 ,  f 5/2 single particle energies) and 50 Ca ( 2 + 2 )

A new 7/2 – isomer in 47 K

Observation of excited states in 48 K and 49 K

Shell model 48 Ca doubly closed-shell configuration For Potassium ( Z=19 ): a proton-hole, nearest shells are  s 1/2 ,  d 3/2 and  d 5/2 For neutron-rich ( N > 28 ): neutrons in  p 3/2 ,  p 1/2 and/or  f 5/2 shells

For Potassium ( Z=19 ): a proton-hole, nearest shells are  s 1/2 ,  d 3/2 and  d 5/2

For neutron-rich ( N > 28 ): neutrons in  p 3/2 ,  p 1/2 and/or  f 5/2 shells

p 1/2 f 5/2

2 +

Evidence of a 7/2 – isomer in 47 K 1660 M2 1/2 + 3/2 + 1660 keV line not in prompt gamma spectrum, assigned as an M2 isomeric transition: 7/2 –  3/2 + 7/2 – isomer, T 1/2 = 7 ns

7ns M2

Shell model configurations in 48 K 47 K 28 π s 1/2 –1 π d 3/2 –1 π f 7/2 + ν p 3/2 1 – 2 – 2 – 0 – 1 – 3 – 4 + 3 + 2 + 5 + 48 K 29 π f 7/2 υ p 3/2 π s 1/2 –1 υ p 3/2 π d 3/2 –1 υ p 3/2

First experimental identification of excited states in 48 K Identification of 48 K gamma lines from PRISMA Level scheme established from GAMMASPHERE coincidence data N ew 6.5 ns isomer placed in 48 K PRISMA GAMMASPHERE

Identification of 48 K gamma lines from PRISMA

Level scheme established from GAMMASPHERE coincidence data

N ew 6.5 ns isomer placed in 48 K

π s 1/2 υ p 3/2 π d 3/2 υ p 3/2 π f 7/2 υ p 3/2 π -2 2- (2-)

 

First observation of excited states in 49 K Gamma lines identified from PRISMA Level scheme from coincidence analysis PRISMA π f 7/2 π s 1/2 –1 π d 3/2 –1

Gamma lines identified from PRISMA

Level scheme from coincidence analysis

Energies of lowest 1/2 + , 3/2 + and 7/2 – states in odd K isotopes 2814 1/2 + MeV 2 1 0 360 771 3/2 + 2522 980 561 474 1294 738 1081 2020 2107 7/2 – 39 K 20 41 K 22 43 K 24 45 K 26 47 K 28 49 K 30 excitation energy

Evolution of relative π s 1/2 –1 and π d 3/2 –1 p roton single particle energies A s neutrons occupy the  f 7/2 orbital, proton orbitals are shifted – interaction  f 7/2 ↔  d 3/2 is attractive,  f 7/2 ↔  s 1/2 is repulsive This behaviour consistent with the predicted monopole effect of the tensor force π s 1/2 –1 π d 3/2 –1 MeV 1 0 -1 -2 -3 N=20 22 30 28 26 24

A s neutrons occupy the  f 7/2 orbital, proton orbitals are shifted – interaction  f 7/2 ↔  d 3/2 is attractive,  f 7/2 ↔  s 1/2 is repulsive

This behaviour consistent with the predicted monopole effect of the tensor force

Krak ów group and collaborators R. Broda, B. Fornal, W. Królas, T. Pawłat, J. Wrzesiński IFJ PAN Kraków S. Lunardi, A. Gadea, N. Marginean, L. Corradi, A.M. Stefanini, F. Scarlassara, G. Montagnoli, M. Trotta, D. Napoli, E. Farnea Laboratori Nazionali di Legnaro and INFN Padova R.V.F. Janssens, M.P. Carpenter, T. Lauritsen, D. Seweryniak, S. Zhu Argonne National Laboratory

Co dalej ? 1. Zbiór danych uzyskanych w dotychczasowych eksperymentach zawiera wiele informacji, które są przedmiotem bieżącej analizy 2. W kilku eksperymentach osiągnięto statystyki pozwalające na analizę korelacji kątowych gamma-gamma, które służą do weryfikacji oznaczeń spinów i parzystości stanów jądrowych 3. Planowane są dalsze eksperymenty z układem CLARA-PRISMA, by identyfikować nowe struktury jąder neutrono-nadmiarowych 4. Badanie rozpadów radioaktywnych i stanów izomerycznych jąder z egzotycznym nadmiarem neutronów, produkowanych w reakcjach fragmentacji – współpraca z NSCL Michigan State University i Argonne NL

5. Rozpoczęto oryginalne pomiary czasów życia stanów jądrowych z zastosowaniem na układzie CLARA-PRISMA zmodyfikowanej metody – „recoil distance” ( w grudniu 2007 przeprowadzono pierwszy eksperyment i uzyskano znakomite wyniki) 6. Współpraca z grupami teoretyków z MSU i z Japonii specjalizującymi się w obliczeniach modelu powłokowego

Add a comment

Related presentations

Related pages

Badania struktury trudno-dostepnych jader atomowych ...

Badania struktury trudno-dostępnych jąder atomowych Rafał Broda Oddział Fizyki Jądrowej i Oddziaływań Silnych Zakład Struktury Jądra (NZ22 ...
Read more

Badania | LinkedIn

Wyniki badania „CIO’s Next Job” omówiliśmy podczas marcowego eventu CIONET prosząc o ... Badania struktury trudno-dostepnych jader atomowych. 452 ...
Read more