Atommagok királis forgásának vizsgálata az A≈130 és az A≈100 magtartományokban

Dátum
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A magszerkezet-kutatásban az elmúlt években továbbra is kiemelt szerepet kapott az egzotikus atommagok és magállapotok tanulmányozása. Ilyen például az erősen neutrondús vagy neutronszegény atommagok gerjesztett állapotainak vizsgálata, különleges magalakokhoz (pl. háromtengelyű, vagy piramis alak) tartozó új mozgásformák kimutatása; vagy a különböző szimmetriasértések tanulmányozása, mint például a dolgozatban több, háromtengelyűen deformált mag esetében is tárgyalt kiralitás vizsgálata. Királisnak nevezzük azokat a térbeli szerkezeteket, alakzatokat, melyek saját tükörképükkel nem hozhatóak fedésbe. Az atommagokban megjelenő kiralitás nem kizárólag az alak, hanem a mozgás jellemzője is. A magkiralitás a 90-es évek végén felfedezett különleges mozgásforma. Az atommag királis forgása normáldeformált atommagokban, a forgó atommag valamint a valencianukleonok kölcsönhatása miatt mutatkozik. Napjainkban intenzív elméleti és kísérleti tanulmányok születnek a királis forgás vizsgálatára. Modellszámítások alapján felmerült például a feltevés, hogy többszörös kiralitás is létezhet egy magon belül, vagyis egy atommagban több különböző konfigurációhoz tartozóan is megjelenhetnek királis sávpárok, illetve egy konfiguráció alap-" és gerjesztett állapotára" is épülhet királis szerkezet. Azonban több esetben az is előfordult, hogy a korábban királisként értelmezett sávpárról egy újabb, célzott kísérlet bebizonyította, hogy a szerkezetükre adott magyarázat nem helytálló. Az általam vizsgált két, az A~100 és az A~130 tömegszám-tartományban az elméleti számítások több atommag esetében is a kiralitás jelenségének előfordulását jósolták, ám több kísérleti tanulmány ezzel ellentmondó következtetésekre jutott. A disszertációmban szereplő atommagokat nemzetközi együttműködésben végzett kísérletekben vizsgáltuk: a 104Pd atommag esetében a cél a tartomány atommagjai kiralitásának jellege és páros-páros törzsük gamma-puhasága közti összefüggés megerősítése, a 103Rh atommag esetében az elmélet által jósolt többszörös kiralitás létezésének kísérleti megerősítése, míg a 132La és 134Pr atommagoknál a korábbi kísérleti eredmények és az elméleti előrejelzések közti ellentmondás feloldása volt a cél. A felsorolt atommagokat nehézion-indukált fúzió-párolgás reakciókban vizsgáltuk. A gamma-átmenetek detektálása két, HPGe detektorokból álló gamma-detektorrendszer segítségével történt: a kísérletek idején a Strasbourgi IReS intézetben található EUROBALL, valamint az Egyesült Államokban, a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban található Gammasphere detektorlabdával. A kapott adatok offline, a RADWARE programcsomaggal végzett kiértékelése során azonosítottam a vizsgált atommaghoz tartozó gamma-sugárzásokat, meghatároztam energiájukat és relatív intenzitásukat. A gamma-sugárzások gamma-gamma-gamma koincidencia-kapcsolataiból valamint az energia- és intenzitásmérlegek segítségével meghatároztam a magok gerjesztett állapotainak egymáshoz való elhelyezkedését, vagyis felépítettem a gerjesztett állapotok nívósémáját. Meghatároztam az átmenetek szögkorrelációs arányát, a lineáris polarizációját, valamint kis energiájú átmenetek esetén a belső konverziós együtthatót; ezekből származtattam az átmenetek jelentős részének multipolaritását. Ezek alapján spin-paritás hozzárendeléseket tettem a gerjesztett állapotokhoz, teljessé téve a nívósémát. További jellemzőkből (redukált átmeneti valószínűség-arányokból, spinbeállás- és Routhian-értékekből), valamint azok elméleti modellekből származó értékekkel való összehasonlításaiból meghatároztam a sávok konfigurációját, majd ebből következtetéseket vontam le a lehetséges magszerkezeti jelenségekre.

Study of exotic nuclei has attracted a great interest in the last decade. The development of experimental devices made possible to perform specific studies, eg. the spectroscopy of neutron-rich or neutron-deficient nuclei, identifying new types of collective motions, or - the topic of this dissertation

  • the study of a novel form of spontaneous symmetry breaking: the chiral rotation of triaxial nuclei. An object is chiral if it cannot be superposed onto its mirror image. Nuclear chirality however is not purely a geometrical property. In special circumstances, referred to as chiral geometry, in the intrinsic frame of the rotating triaxial nucleus the total angular momentum vector lies outside the three principal planes. Thus, its components along the principal axes can be oriented in left- and right-handed ways. In the laboratory frame the chiral symmetry is restored, which manifests itself as a pair of I = 1 nearly degenerate bands with the same parity. Such rotational doublet-band candidates for chiral structures have been observed in several regions of the nuclear chart, mostly in the A~100 and A~130 region. Many experimental and theoretical studies were published, providing several different scenarios for the nature of these chiral-candidate band structures. Theoretical calculations predicted chiral properties for several nuclei in the A~100 and A~130 regions. However, as later lifetime measurements revealed, the experimentally identified candidate bands of these nuclei do not have all the expected features of nuclear chirality. Furthermore, these studies concentrated mainly on the chiral-candidate bands. Therefore, in order to get a more complete picture about the possible chiral or other nature of these nuclei, as a PhD student I studied the structure of four nuclei in the aforementioned mass regions: 104Pd, 134Pr, 132La and 103Rh. In the case of 104Pd, the aim was to strengthen the presumed correlation between the nature of chirality in an odd-odd nucleus and the gamma-softness of its even-even core. In the case of 103Rh, my goal was to gain experimental evidence of the predicted multiple chirality. With the study of 134Pr and 132La, I planned to resolve the contradiction between the theoretical predictions and the latest experimental results on the existence of chiral structures in these nuclei. The study of the level structure of these nuclei was carried out analyzing data from experiments using heavy-ion induced fusion evaporation reactions. The experiments were performed in two laboratories: at IReS (Strasbourg,France), using the Vivitron accelerator and the EUROBALL IV spectrometer; and at the Gammasphere detector array at LBNL (Berkeley, USA). Both spectrometer consist of several high purity Ge gamma-detectors. In the off-line data analysis, triple coincidence gamma matrices were constructed from the collected data and analyzed with the help of the RADWARE software package. As a result of this study, more complete level schemes have been built for the studied nuclei. Furthermore, angular correlation and linear polarization have been determined for the observed gamma rays, which gave me the possibility to assign multipolarities to the gamma rays and consequently spin and parity values to the levels of the rotational bands.
Leírás
Kulcsszavak
kiralitás
Forrás