Дослідження переходів Гамова-Теллера в області легких ізотопів олова методом спектроскопії повного поглинання - Автореферат

Експериментально визначені властивості екзотичних ядер дозволяють також тестувати теоретичні моделі опису ядер і встановити придатність їхнього застосування. В комбінації вищезгадані властивості призводять до того, що b-розпад ядер в цій області відбувається через дозволений перехід Гамова-Теллера (ГТ) одного типу, що значно спрощує теоретичну інтерпретацію експериментально визначеного розподілу сили переходів та надає надійну базу для тестування оболонкової моделі. Силу переходів ГТ можна виміряти в експерименті, досліджуючи b-розпад за допомогою спектроскопії повного поглинання (використовуючи 4p детектори). 2) Провести експерименти з дослідження ?-розпаду легких ізотопів олова на установці GSI ISOL (Дармштадт, Німеччина) за допомогою спектрометра повного поглинання; Вперше виміряно силову функцію ГТ та сумарне значення сили ГТ для 103,105Sn, а також коефіцієнти загальмованості відповідних переходів; вперше експериментально визначено енергію ?-розпаду 103Sn та виміряно енергію ?-розпаду 105Sn; виміряно відносні інтенсивності заселення станів 102,104Cd після ?p-розпаду 103Sn та 105Sn, відповідно; виміряно внесок електронного поглинання в ?-розпаді 103,105Sn; визначено середню ширину збуджених станів 103In; з більш високою точністю, ніж раніше, виміряно періоди напіврозпаду 103,105Sn; визначено спін та парність основного стану 103Sn.Енергія ?-розпаду для легких ізотопів олова є дуже великою (6-12 МЕВ), що дозволяє вимірювати в дослідженнях ?-розпаду таких ядер повну силу ?-переходів. Вважаючи, що в такому експерименті було виміряно всі g-переходи та правильно побудовано схему рівнів, можна визначити інтенсивність b-переходів (обчислюючи інтенсивність g-квантів, що заселяють певний збуджений стан та інтенсивність g-розпаду цього стану). У випадку ідеального СПП з ефективністю фотопоглинання 100% кількість відліків у певному енергетичному інтервалі спектру відповідає інтенсивності b-розпаду на збуджені стани дочірнього ядра, що знаходяться в межах даного інтервалу. Отже, для того, щоб отримати розподіл b-інтенсивності з експериментальних спектрів СПП необхідно промоделювати набір таких спектрів, що відповідають заселенню в b-розпаді різних станів дочірнього ядра та мінімізувати методом найменших квадратів різницю між експериментальними спектрами та сумою модельованих, де параметрами виступає b-інтенсивність для відповідних рівнів. Тобто, знайшовши розвязок системи лінійних рівнянь (2), буде отримано набір значень b-заселеності, в якому всі експериментальні флуктуації будуть значно підсилені, причому заселеність сусідніх станів буде сильно осцилювати, а частина fl буде мати відємні значення.Основні результати проведених досліджень, що представлені у дисертації, можна сформулювати наступним чином: 1) Вперше експериментально виміряно розподіли сили переходів Гамова-Теллера для екзотичних ядер 103Sn та 105Sn та сумарну силу переходів, продемонстровано наявність відповідного гігантського резонансу; визначено коефіцієнти загальмованості сили переходів Гамова-Теллера. В роботі також було вимяряно енергію b-розпаду 105Sn та періоди напіврозпаду ядер 103Sn та 105Sn. 5) Розроблено нову методику цифрового аналізу сигналів спектрометра повного поглинання за формою імпульсу, що дозволила виділити події розпаду короткоживучих ізомерних станів (T1/2~1 мкс) у дочірньому ядрі. Цей висновок було зроблено на основі аналізу інтенсивності прямих b-переходів з основного стану 103Sn на основний стан у 103In. 7) Продемонстровано, що розрахунки за допомогою квазічастинкової оболонкової моделі з різними видами залишкової взаємодії (емпіричною та реалістичною), відтворюють загальну форму виміряних розподілів сили переходів Гамова-Теллера.

Основний зміст роботи

Основні результати проведених досліджень, що представлені у дисертації, можна сформулювати наступним чином: 1) Вперше експериментально виміряно розподіли сили переходів Гамова-Теллера для екзотичних ядер 103Sn та 105Sn та сумарну силу переходів, продемонстровано наявність відповідного гігантського резонансу; визначено коефіцієнти загальмованості сили переходів Гамова-Теллера.

2) Новим є значення енергії b-розпаду 103Sn, визначене двома незалежними методами. В роботі також було вимяряно енергію b-розпаду 105Sn та періоди напіврозпаду ядер 103Sn та 105Sn.

3) Вперше виміряно внесок електронного поглинання в b-розпад ядер 103Sn та 105Sn.

4) Новою експериментальною інформацією є визначені коефіцієнти галуження для b-затриманих протонів у ?-розпаді ядер 103Sn та 105Sn; відносні інтенсивності заселення станів 102Cd та 104Cd після bp-розпаду ізотопів 103Sn та 105Sn, відповідно.

5) Розроблено нову методику цифрового аналізу сигналів спектрометра повного поглинання за формою імпульсу, що дозволила виділити події розпаду короткоживучих ізомерних станів (T1/2~1 мкс) у дочірньому ядрі.

6) У роботі було підтверджено значення спіну та парності основного стану 103Sn, що дорівнює 5/2 . Цей висновок було зроблено на основі аналізу інтенсивності прямих b-переходів з основного стану 103Sn на основний стан у 103In.

7) Продемонстровано, що розрахунки за допомогою квазічастинкової оболонкової моделі з різними видами залишкової взаємодії (емпіричною та реалістичною), відтворюють загальну форму виміряних розподілів сили переходів Гамова-Теллера. Проте, експериментально отримані значення повної сили переходів значно менші за теоретичні. В роботі обговорюються можливі причини такої розбіжності.

8) Було показано, що оболонкова модель з реалістичною залишковою взаємодією відтворює положення гігантського резонансу Гамова-Теллера для 103Sn приблизно на 500 КЕВ вище, а ширину розподілу більше, ніж було визначено експериментально. В роботі показано, що таку поведінка моделі може бути пояснено занадто сильною нейтрон-нейтронною залишковою взаємодією. Оболонкова модель з емпіричною залишковою взаємодією передбачає положення резонансу для 103Sn та 105Sn значно нижче ніж експериментально визначене положення (на 300 КЕВ нижче для 103Sn та на 600 КЕВ нижче для 105Sn).

Отримані в роботі результати є новою спектроскопічною інформацією про b-розпад екзотичних ядер 103Sn та 105Sn, необхідною для побудови астрофізичних моделей процесів, що відбуваються у наднових зірках, та перевірки моделей ядра. Порівняння отриманих експериментальних даних та результатів теоретичних розрахунків продемонструвало необхідність вдосконалення залишкових взаємодій, що використовуються в узагальненій квазічастинковій оболонковій моделі.

1. Batist L., Doring J., Mukha I., Plettner C., Bingham C.R., Borcea R., Gierlik M., Grawe H., Hauschild K., Janas Z., Johnstone I.P., Karny M., Kavatsyuk M., Kirchner R., La Commara M., Mazzocchi C., Moroz F., Pavan J., Plochocki A., Roeckl E., Salvachua B., Schmidt K., Schwengner R., Skouras L.D., Tabor S.L., Wiedeking M., Isomerism in 96Ag and non-yrast levels in 96Pd and 95Rh, studied in b decay // Nuclear Physics A - 2003. - Vol. 720. - P.245-273.

2. Kavatsyuk O., Kavatsyuk M., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Mukha I., Muralithar S., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schadel M., Schwengner R., Zylicz J., Beta decay of 103Sn // European Physical Journal A, - 2005. Vol.25. - P.211-222.

3. Kavatsyuk M., Kavatsyuk O., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Burkard K., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Mukha I., Muralithar S., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schadel M., Schwengner R., Zylicz J., Beta decay spectroscopy of 103,105Sn // European Physical Journal A, - 2005. Vol.25, s01. - P.139-141.

4. Plujko V., Gorbachenko O., Kavatsyuk M., Two-body relaxation times in heated nuclei // Acta Physica Slovaca. - 2001. - Vol.51. - P.231-245.

5. Plujko V., Ezhov S., Gorbachenko O., Kavatsyuk M. Non-Markovian collision integral in Fermi systems // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2002. - Vol.14. - P.9473-9483.

6. Mukha I., Batist L., Becker F., Blazhev A., Bruchle A., Doring J., Gorska M., Grawe H., Faestermann T., Hoffman C., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kavatsyuk M., Kavatsyuk O., Kirchner R., La Commara M., Mazzocchi C., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schadel M., Schwengner R., Tabor S.L., Wiedeking M. Studies of b-delayed proton decays of N?Z nuclei around 100Sn at the GSI-ISOL facility // Nuclear Physics A. - 2004. - Vol.746. - P.66c-70c.

7. Kavatsyuk M., Batist L., Doring J., Plettner C., Grawe H., Janas Z., Karny M., Kavatsyuk O., Kirchner R., Mazzocchi C., Mukha I., Plochocki A., Roeckl E., Pulse-shape analysis in total-absorption g-ray spectroscopy // GSI Scientific Report 2002. - 2003. - P.223.

8. Batist L., Kavatsyuk M., Blazhev A., Doring J., Grawe H., Kavatsyuk O., Kirchner R., La Commara M., Mazzocchi C., Mukha I., Plettner C., Roeckl E., Total-Absorption Gamma Spectroscopy of the 94Ag, 94Pd and 94Rh Beta Decay // GSI Scientific Report 2003. - 2004. - P.11.

9. Kavatsyuk O., Kavatsyuk M., Doring J., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Mukha I., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schaedel M., Schwengner R., Zylicz J. Beta decay of 103Sn // GSI Scientific Report 2002. - 2003. - P.4;

10. Kavatsyuk M., Batist L., Doring J., Mukha I., Plettner C., Bingham C.R., Borcea R., Gierlik M., Grawe H., Hauschild K., Janas Z., Johnstone I.P., Karny M., Kirchner R., La Commara M., Mazzocchi C., Moroz F., Pavan J., Plochocki A., Roeckl E., Salvachua B., Schmidt K., Schwengner R., Skouras L.D., Tabor S.L., Wiedeking M., Isomerism in 96Ag and non-yrast levels in 96Pd and 95Rh, studied in b decay // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (VI) 38, 3/2003. - P. 43.

11. Kavatsyuk M., Kavatsyuk O., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Burkard K., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Mukha I., Muralithar S., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schadel M., Schwengner R., Zylicz J., Total-Absorption Spectroscopy of the 103,105Sn Beta Decay // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (VI) 39, 1/2004. - P. 76.

12. Kavatsyuk M., Kavatsyuk O., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Burkard K., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Mukha I., Muralithar S., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schadel M., Schwengner R., Zylicz J., Total-Absorption Spectroscopy of the 103,105Sn Beta Decay // Тезисы докладов 54 Международного совещания поядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Nucleus-04), 22-26 иня, 2004, Белгород, Россия. - 2004. C.60.

13. Плюйко В.А., Ежов С.Н., Кавацюк М.А., Севастюк О.О., Исследование силовых функций гамма-распада для асимметричных ядер // Тезисы докладов 52 Международного совещания поядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Ядро-2002), Москва, Россия, 18-22 июня. - 2002. С. 149.

14. Плюйко В.А., Ежов С.Н., Кавацюк М.А., Севастюк О.О. Метод расчета дипольных силовых функций в средних и тяжелых ядрах // Тезисы докладов 52 Международного совещания поядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Ядро-2002), Москва, Россия, 18-22 июня. - 2002. С. 150.

Размещено на .ru