Experimental Studies of Neutron Deficient Nuclei in the A ≈ 110 and A ≈ 170 Mass Regions

Abstract

Denna doktorsavhandling beskriver fyra experimentella studier av neutronfattiga atomkärnor med masstalen A≈110 och A≈170. Experimenten utfördes vid Acceleratorlaboratoriet vid universitetet i Jyväskylä, Finland, med användning av fusionsreaktioner inducerade av tungjonstrålar accelererade till energier av ca 5 megaelektronvolt/nukleon. De experimentuppställningar som används för dessa studier var baserade på germaniumdetektorsystemet Jurogam i kombination med rekylseparatorn RITU eller MARA och deras respektive fokalplansdetektorsystem, såväl som med andra tillhörande detektorsystem. 

Med hjälp av Dopplerskiftsteknik uppmättes livstiderna för exciterade tillstånd i de neutronfattiga osmiumisotoperna 169,171,173Os för första gången genom att kombinera detektorsystemet Jurogam med rekyljonseparatorn RITU, och detektorsystemet GREAT placerat vid RITUs fokalplan. Metoden för analys av differentiella sönderfallskurvor användes för att extrahera livstider för de exciterade tillstånden av intresse. Ett onormalt lågt värde observerades för förhållandet mellan de reducerade elektriska kvadrupolövergångssannolikheterna mellan på varandra följande övergångar i den starkaste gammakaskaden i 169Os. Tidigare har endast en handfull nuklider observerats uppvisa sådant beteende vilket ej kan förklaras av vedertagna teoretiska modeller. Baserat på data från samma experiment identifierades finstrukturer i alfasönderfallen för osmiumisotoperna 171,172Os och iridiumisotoperna 171,172,174Ir, med hjälp av korrelationer mellan alfapartikelemission och fördröjd respektive omedelbar detektion av gammastrålning. Det föreslås att den reducerade övergångssannolikhet som observerades för vissa av dessa alfasönderfall kan relateras till effekter av att vågfunktionen i dotterkärnornas sluttillstånd antar en varierande superposition av olika geometriska former (”shape coexistence”).

En annan experimentell uppsättning som användes i studierna var baserad på rekylmasseparatorn MARA och dess fokalplansdetektorsystem i kombination med germaniumdetektorsystemet Jurogam och partikeldetektorn JYTube vilka var placerade runt strålmålet. I analysen av experimentdata upptäcktes den nya protonemitterande lantanisotopen 116La. Ökad protonemissionssannolikhet och lägre sönderfallsenergi observerades för 116La jämfört med den närmaste isotopen 117La. Detta är oväntat och föreslås vara en möjlig effekt av att utökade parkorrelationer mellan neutroner och protoner i kärnan påverkar den spatiella fördelningen av valensprotonens vågfunktion.

Med hjälp av den mycket selektiva isotopidentifieringstekniken ”recoil decay tagging” observerades exciterade tillstånd i den extremt neutronfattiga atomkärnan 107Te genom att kombinera data från två oberoende experiment. Experimenten genomfördes med de två olika detektoruppställningar som beskrivitss ovan. Det nivåschema som härleddes jämfördes med skalmodellberäkningar och TRS-medelfältsberäkningar vilket ledde till slutsatsen att när valensneutronen befinner sig i ett s.k. h11/2 orbital har den en betydelsefull effekt på graden av kollektivitet i kärnans vågfunktion. Avhandlingen innehåller två publicerade artiklar och två manuskript. Experimentella tekniker, dataanalysmetoder och den teoretiska bakgrunden till tolkningarna av experimentresultaten som använts i detta arbete beskrivs kortfattat i avhandlingen.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-310818