Дослідження структури збуджених станів ядер в області 100Sn методом бета-розпаду - Автореферат

Вивчення нуклідів, що мають двічі заповнені оболонки, та сусідніх ізотопів має велике значення для перевірки ядерних моделей, оскільки модельний опис таких ядер може бути побудований на додаванні декількох частинок та/або дірок до двічі магічного остову з I??= 0 . Основні властивості станів ядер, такі як спін та парність, відображають присутність та взаємодію лише цих декількох активних оболонок. У ядрах з Z=N та їхніх найближчих сусідах протони та нейтрони займають однакові оболонки, тому радіальні частини хвильових функцій є однаковими, що надає можливість дослідити залежність ядерної взаємодії від ізоспіну. Все це свідчить про актуальність даної роботи, яка присвячена вивченню властивостей бета-розпаду ядер 101-103Sn, та включає інформацію про час напіврозпаду, енергії та відносні інтенсивності бета-затриманих гамма-променів, енергії рівнів дочірніх ядер, спектр енергії протонів та переріз утворення 101Sn у реакції злиття-випаровування. Отримані експериментальні результати було порівняно з теоретичними розрахунками, які було здійснено з використанням квазічастинкової оболонкової моделі із залишковою взаємодією.У третьому розділі докладно описано експериментальну установку, детектори, які було використано для вимірів, та умови проведення експерименту. В експериментах, метою яких було дослідження розпаду 101Sn, було використано іншу детекторну установку. У вимірах, метою яких було реєстрація ?-затриманих ?-променів (??), було використано три кремнієвих детектори товщиною 300 мкм (два бокових детектори розміром 30 мм?30 мм та центральний детектор розміром 14 мм?14 мм). У розділі показано, що в експериментах було досягнуто абсолютної ефективності піку повного поглинання для енергії ?-квантів 1,33 МЕВ, що становила 3,2% (102,103Sn експеримент) та 7,5% (101Sn експеримент). Всі енергетичні та часові події, які було зареєстровано в результаті ?-?-та ?-?-?-збігів між окремими германієвими та кремнієвими кристалами, було оцифровано та записано в режимі "подія-за-подією" (event-by-event) на магнітну плівку.Досліджено збуджені стани, що заселяються в результаті b-розпаду легких ізотопів олова 101-103Sn, за допомогою збірок германієвих та кремнієвих детекторів. Вперше було отримано експериментальні дані щодо b-g-та b-g-g-збігів розпаду збуджених станів таких ядер. В експериментах, проведених в рамках дисертаційної роботи, було ідентифіковано 31 b-затриманий g-промінь 103Sn, з них 29 нових та дві лінії, енергії яких були відомі з експериментів на пучку, проте вперше спостережені у b-розпаді. Завдяки даним b-g-g-збігів було вперше побудовано схему b-розпаду 103Sn. Вперше було проведено виміри b-затриманих g-променів 101Sn, досліджено b-g-g-збіги та запропоновано каскад з двох g-переходів в 101In.

2. Основний зміст роботи

Основні результати проведених досліджень, що представлено в дисертації, можна сформулювати наступним чином: 1. Досліджено збуджені стани, що заселяються в результаті b-розпаду легких ізотопів олова 101-103Sn, за допомогою збірок германієвих та кремнієвих детекторів. Вперше було отримано експериментальні дані щодо b-g- та b-g-g-збігів розпаду збуджених станів таких ядер.

2. Вперше було виміряно b-затримані g-промені 103Sn. В експериментах, проведених в рамках дисертаційної роботи, було ідентифіковано 31 b-затриманий g-промінь 103Sn, з них 29 нових та дві лінії, енергії яких були відомі з експериментів на пучку, проте вперше спостережені у b-розпаді. Виміряно час життя 103Sn. Завдяки даним b-g-g-збігів було вперше побудовано схему b-розпаду 103Sn.

3. Проаналізовано можливість заселення ізомерного рівня 1/2? в 103In нерозміщеними переходами, на основі систематики експериментальних даних для рівнів в 105,107,109In.

4. Отримано нову інформацію про g-g-збіги між b-затриманими g-промінями 102Sn, що дозволило виявити взаємозвязки між спостереженими g-квантами, та побудувати схему рівнів дочірнього ядра 102In.

5. Проведено виміри b-затриманих протонів 101Sn, які дозволили з високою точністю визначити час життя 101Sn та переріз реакції 58Ni(50Cr,a3n)101Sn.

6. Вперше було проведено виміри b-затриманих g-променів 101Sn, досліджено b-g-g-збіги та запропоновано каскад з двох g-переходів в 101In.

7. Проведено розрахунки за квазічастинковою оболонковою моделлю із залишковими взаємодіями, розробленими для області 100Sn. Продемонстровано, що розрахунки добре відтворюють структуру рівнів ядер з менше ніж трьома квазічастинками (102In).

9. Аналіз теоретичних розрахунків свідчить про те, що стандартні взаємодії погано відтворюють стани з відємною парністю, проте, цей недолік може бути виправлено за рахунок додавання константи до взаємодії зовнішніх протонних та нейтронних оболонок. В роботі було запропоновано відповідну зміну взаємодії, яка не впливає на структуру рівнів з позитивною парністю, але значно покращує відтворення моделлю рівнів з негативною парністю.

10. Виконано розрахунки радіаційних E1 та M1 силових функцій із застосуванням сучасних простих аналітичних наближень. Було показано, що моделі модифікованого Лоренціану та узагальненої Фермі-Рідини можна вважати достовірним методом опису радіаційних силових E1 та M1 функцій ?-розпаду в широкому інтервалі енергій. Запропоновано набір глобальних параметрів для моделі MLO, з якими вона найкраще описує більшість експериментальних даних та модифікацію моделі GFL, яка дозволяє використовувати її також і для деформованих ядер.

Результати, що було отримано в даній роботі, є новою інформацією про структуру ядер в області 100Sn, яка необхідна для подальшого розвитку ядерних моделей та розуміння основних астрофізичних процесів. Отримані перерізи та періоди напіврозпаду важливі для планування майбутніх експериментів з дослідження двічі магічного ядра 100Sn.

1. 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., Schaedel M., Schwengner R., Zylicz J. Beta decay of 103Sn // European Physical Journal A. - 2005. Vol.25. - P.211-222.

2. 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., Schaedel M., Schwengner R., Zylicz J. Beta decay spectroscopy of 103,105Sn // European Physical Journal A. - Vol.25s01. - P.138-141.

3. Karny M., Janas Z., Plochocki A., Zylicz J., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Jungclaus A., Kavatsyuk O., Kavatsyuk M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Mukha I., Muralithar S., Plettner C., Roeckl E., Romoli M., Schaedel M., Schwengner R. Beta decay of 102Sn // European Physical Journal A Direct. - 2005. DOI:10.1140/epjd/i2005-07-09-5.

4. Mukha I, Batist L., Becker F., Blazhev A., Bruchle W. , 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 beta-delayed proton decays of N Z nuclei around 100Sn at the GSI-ISOL facility // Nuclear Physics A. - 2004. - Vol.746. - P. 66-70.

5. Janas Z., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Doring J., Gierlik M., Gorska M., Grawe H., Faestermann T., Harrissopulos S., Jungclaus A., Karny M., Kavatsyuk M., Kavatsyuk O., Kirchner R., La Commara M., Mazzocchi C., Mukha I., Plettner C., Plochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schaedel M., Schwengner R., Zylicz J. Recent results from beta-decay studies in the 100Sn region // Tours Symposium on Nuclear Physics V, Tours, France, 26-29 August 2003; AIP Conference Proceedings. - 2003. - Vol.704. - P.176-184.

6. Plujko V.A., Kavatsyuk M.O., Kavatsyuk O.O. Shape of dipole radiative strength function for asymmetric nuclei // Capture gamma-ray spectroscopy and related topics, Proceedings of 11th International Symposium , Prague, Chech Republic, 2-6.09.2002. Eds. J.Kvasil, P.Cejnar, M.Kricka. Word Scientific Pub. Co., New Jersey, London. - 2003. - P.793-796.

7. Plujko V.A., Kavatsyuk O.O. Comparison of analytical methods of E1 strength calculations in middle and heavy nuclei // Capture gamma-ray spectroscopy and related topics, Proceedings of 11th International Symposium, Prague, Chech Republic, 2-6.09.2002. Eds. J.Kvasil, P.Cejnar, M.Kricka. Word Scientific Pub. Co., New Jersey, London. - 2003. - P.424-431.

8. 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; http://www-aix.gsi.de/annrep2002/files/4.pdf.

9. Karny M., Janas Z., Batist L., Doring J., Mukha I., Plettner C., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Jungclaus A., Kavatsyuk O., Kavatsyuk M., Kirchner R., La Commara M., Mandal S., Mazzocchi C., Pl ochocki A., Roeckl E., Romoli M., Schadel M., Schwengner R., Zylicz J. Beta-decay studies of neutron-deficient Sn isotopes // GSI Scientific Report 2002. - 2003. - P.3; http://www-aix.gsi.de/annrep2002/files/3.pdf.

10. Kavatsyuk O., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kavatsyuk 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. Decay study of nuclei near 100Sn // Book of Abstracts of the Spring Conference of the German Physical Society, Div. for Physics of Nuclei and Hadrons (DPG-2003), March 17-21, 2003, Tuebingen, Germany.

11. Kavatsyuk O., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kavatsyuk 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. High-resolution beta-decay spectroscopy of 103Sn // Book of Abstracts of the Spring Conference of the German Physical Society, Div. for Physics of Nuclei and Hadrons (DPG-2004), March 8-12, 2004, Cologne, Germany.

12. Kavatsyuk O., Batist L., Banu A., Becker F., Blazhev A., Bruchle W., Doring J., Faestermann T., Gorska M., Grawe H., Janas Z., Jungclaus A., Karny M., Kavatsyuk 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. High-resolution beta-decay spectroscopy of 103Sn // Тезисы докладов 54 Международного совещания поядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, (Ядро-2004), Белгород, Россия, 22-26 июня. - 2004. - С.129.

13. Plujko V.A., Kavatsyuk M.O., Kavatsyuk O.O. Shape of E1 nuclear response function at different proton-to-neutron ratio // Book of Abstracts of International Conference "Collective Motion in Nuclei under Extreme Conditions (COMEX 1)", Sorbonne, France, June 10-13. - 2003. - P.117.

14. Plujko V.A., Kavatsyuk M.O., Kavatsyuk O.O. Effect of nucleon subsystem interaction on radiative strength function in heavy nuclei // Contributions of the International Conference "Nuclear structure and related topics (NSRT2003)", Dubna, Russia, September 2-6, 2003. - P.58.

15. Плюйко В.А., Ежов С.Н., Кавацюк М.А., Севастюк (Кавацюк) 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.

16. Плюйко В.А., Ежов С.Н., Кавацюк М.А., Севастюк (Кавацюк) 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