< Terug naar vorige pagina
Project
Twee-neutron transfer reacties met radioactieve bundels.
De regio rond de kern 68Ni, met een schilsluiting voor de protonen bij Z=28 en een harmonische oscillator subschilsluiting bij N=40, heeft de laatste decennia veel aandacht gekregen. 68Ni heeft eigenschappen die typisch zijn voor een dubbel-magische kern, zoals een hoge excitatie-energie en een lage B(E2:2+->0+) overgangswaarschijnlijkheid voor de eerste geëxciteerde 2+ toestand en een 0+ toestand als eerste geëxciteerde toestand. Er wordt daarentegen gesuggereerd dat de magische eigenschappen van 68Ni voortkomen uit het feit dat de harmonische subschilsluiting bij N=40 de pf-schil met negatieve pariteit scheidt van het 1g9/2 orbitaal met positieve pariteit. En inderdaad, recente massametingen hebben geen duidelijke energie-kloof bij N=40 blootgelegd. Ondanks alle aanvullende informatie die tijdens het laatste decennium verworven is, heerst er nog steeds onduidelijkheid over wat er bij N=40 net gebeurt. Daarom werd een nieuwe experimentele benadering om 68Ni te bestuderen voorgesteld, namelijk een twee-neutron transferreactie op 66Ni om de laagliggende 0+ en 2+ toestanden in 68Ni te karakteriseren en hun structuur te ontwarren.
Het experiment werd uitgevoerd aan de ISOLDE faciliteit inCERN, Genève, Zwitserland. Een radioactieve 66Ni bundel werd in verschillende stappen geproduceerd. Eerst werden er hoogenergetische protonen op een dikke uranium-carbide trefschijf geschoten, waarna de gewenste isotopen geïoniseerd werden en versneld werden tot 30keV. Uiteindelijk werd de bundel door een massaseparator gestuurd om eventuele contaminatie te verwijderen. Om een transferexperiment uit te voeren, is echter een hogere bundelenergie nodig. Daarom werd de 66Ni bundel naversneld tot 2.6MeV/u met de lineaire versneller REX. De 66Ni bundel werd dan naar een titanium folie, die met radioactief tritium geladen werd, geleid, waar de reactie plaatsvond. De reactieproducten werden dan gedetecteerd met T-REX en Miniball. T-REX is een positiegevoelige deeltjesdetector, bestaande uit verschillende silicium detectoren, terwijl Miniball een positiegevoelige gammadetector is, bestaande uit verschillende hoogzuivere germanium detectoren.
In een eerste stap in de analyse moest een calibratie van de data en een deeltjesidentificatie toegepast worden. Uit proton-gamma en proton-gamma-gamma coïncidenties kon het niveauschema van 68Ni opgebouwd worden. Er werden geen nieuwe toestanden geïdentificeerd in dit onderzoek, echter, uit de gemeten protonenergie, kande excitatie-energie van de bezette niveaus in 68Ni bepaald worden. Uitde kans dat bepaalde toestanden gevoed worden, kan structuur informatieafgeleid worden. Door te kijken naar de excitatiespectra was het duidelijk dat de meeste voeding in de twee-neutron (t,p) transferreactie naar 68Ni naar hoge excitatie-energieën tussen 5 en 9MeV gaat. Verder werd er ook een sterke voeding van de grondtoestand en een directe populatie van de eerste geëxciteerde 0+ op 1604keV en 2+ toestand op 2033keV geobserveerd. Meerbepaald werd er een voeding van 4.2(16)% en 29.3(29)%,relatief ten opzichte van 100% grondtoestandvoeding, naar respectievelijk de 0+2 en 2+1 toestand gemeten. Directe populatie van andere gekende 0+ en 2+ toestanden werd niet gedetecteerd, enkel bovenlimieten konden worden bepaald.
In een tweede stap van de analyse werden de hoekdistributies van de grondtoestand en eerste geëxciteerde 0+ en 2+ toestand in 68Ni geconstrueerd en vergeleken met theoretische DWBA berekeningen die uitgevoerd werden met Fresco, waarbij input van de schillenmodelcode Nushell gebruikt werd. De voorspelde grootte van de hoekdistributies voor de grondtoestand en 0+2 kwam goed overeen met de data, terwijl deze van de 2+1 toestand een grootteorde te klein was. Dit verschil is momenteel niet begrepen. De overeenkomst van de voeding van de 0+ toestanden met de berekeningen geeft aan dat de structuur van de 0+2 toestand gedomineerd wordt door twee neutronen in het g9/2 orbitaal.
Als laatste stap werden de resultaten van 68Ni vergeleken met de systematiek van (t,p)-reacties op de lichtere, stabiele nikkel isotopen en met zijn valentie tegenhanger 90Zr, welke een schilsluiting heeft voor de neutronen bij N=50 en een harmonische oscillator subschilsluiting voor de protonen bij Z=40. De thesis wordt afgesloten met een vooruitzicht voor nieuwe experimenten die zouden uitgevoerd kunnen worden om (de regio rond)68Ni verder te onderzoeken.
Het experiment werd uitgevoerd aan de ISOLDE faciliteit inCERN, Genève, Zwitserland. Een radioactieve 66Ni bundel werd in verschillende stappen geproduceerd. Eerst werden er hoogenergetische protonen op een dikke uranium-carbide trefschijf geschoten, waarna de gewenste isotopen geïoniseerd werden en versneld werden tot 30keV. Uiteindelijk werd de bundel door een massaseparator gestuurd om eventuele contaminatie te verwijderen. Om een transferexperiment uit te voeren, is echter een hogere bundelenergie nodig. Daarom werd de 66Ni bundel naversneld tot 2.6MeV/u met de lineaire versneller REX. De 66Ni bundel werd dan naar een titanium folie, die met radioactief tritium geladen werd, geleid, waar de reactie plaatsvond. De reactieproducten werden dan gedetecteerd met T-REX en Miniball. T-REX is een positiegevoelige deeltjesdetector, bestaande uit verschillende silicium detectoren, terwijl Miniball een positiegevoelige gammadetector is, bestaande uit verschillende hoogzuivere germanium detectoren.
In een eerste stap in de analyse moest een calibratie van de data en een deeltjesidentificatie toegepast worden. Uit proton-gamma en proton-gamma-gamma coïncidenties kon het niveauschema van 68Ni opgebouwd worden. Er werden geen nieuwe toestanden geïdentificeerd in dit onderzoek, echter, uit de gemeten protonenergie, kande excitatie-energie van de bezette niveaus in 68Ni bepaald worden. Uitde kans dat bepaalde toestanden gevoed worden, kan structuur informatieafgeleid worden. Door te kijken naar de excitatiespectra was het duidelijk dat de meeste voeding in de twee-neutron (t,p) transferreactie naar 68Ni naar hoge excitatie-energieën tussen 5 en 9MeV gaat. Verder werd er ook een sterke voeding van de grondtoestand en een directe populatie van de eerste geëxciteerde 0+ op 1604keV en 2+ toestand op 2033keV geobserveerd. Meerbepaald werd er een voeding van 4.2(16)% en 29.3(29)%,relatief ten opzichte van 100% grondtoestandvoeding, naar respectievelijk de 0+2 en 2+1 toestand gemeten. Directe populatie van andere gekende 0+ en 2+ toestanden werd niet gedetecteerd, enkel bovenlimieten konden worden bepaald.
In een tweede stap van de analyse werden de hoekdistributies van de grondtoestand en eerste geëxciteerde 0+ en 2+ toestand in 68Ni geconstrueerd en vergeleken met theoretische DWBA berekeningen die uitgevoerd werden met Fresco, waarbij input van de schillenmodelcode Nushell gebruikt werd. De voorspelde grootte van de hoekdistributies voor de grondtoestand en 0+2 kwam goed overeen met de data, terwijl deze van de 2+1 toestand een grootteorde te klein was. Dit verschil is momenteel niet begrepen. De overeenkomst van de voeding van de 0+ toestanden met de berekeningen geeft aan dat de structuur van de 0+2 toestand gedomineerd wordt door twee neutronen in het g9/2 orbitaal.
Als laatste stap werden de resultaten van 68Ni vergeleken met de systematiek van (t,p)-reacties op de lichtere, stabiele nikkel isotopen en met zijn valentie tegenhanger 90Zr, welke een schilsluiting heeft voor de neutronen bij N=50 en een harmonische oscillator subschilsluiting voor de protonen bij Z=40. De thesis wordt afgesloten met een vooruitzicht voor nieuwe experimenten die zouden uitgevoerd kunnen worden om (de regio rond)68Ni verder te onderzoeken.
Datum:1 okt 2009 → 28 jan 2014
Trefwoorden:Radioactive beams, (t, p) reaction, MINIBALL, ISOLDE
Disciplines:Nucleaire fysica
Project type:PhD project