Studie van vormcoëxistentie in de nikkel (Z=28) en kwik (Z=80) regio met behulp van vervalspectroscopie

Vorm co-existentie is het opmerkelijke fenomeen waarbij twee of meer toestanden met een vergelijkbare excitatie-energie voorkomen met een verschillend intrinsiek vervormingstype. Dit fenomeen werd lange tijd beschouwd als een rariteit dat enkel voorkwam in een aantal specifieke kernen. Eind jaren 60, evolueerde het begrip van vorm co-existentie echter naar een meer universele eigenschap doorheen de gehele kernkaart. Vorm-co-existentie in een kern kan zich op vele verschillende manieren uiten, bv in de spectroscopische quadrupool momenten. Dit fenomeen kan ook bestudeerd worden door vervalpatronen en conversie coëfficiënten te analyseren. Vervalpatronen kunnen een structurele vertraging vertonen met de verwachte transitiesterkten en conversie coëfficiënten kunnen het bestaan van een E0 transitie suggereren, welke kan wijzen op een opmenging van configuraties met verschillende vervormingen.

In deze thesis wordt vorm co-existentie bestudeerd in twee verschillende regio's van de kernkaart: de neutronrijke nikkel isotopen rond N = 40 en de neutronarme kwik isotopen rond N = 104. Deze studies werden uitgevoerd met behulp van bètavervalexperimenten aan de ISOLDE faciliteit in CERN.

Het eerste experiment focuste op het bestuderen van de A = 66 reeks dat gevoed werd door het β- verval van 66Mn, dat werd geproduceerd in een fissie van een een UCx projectiel en een 1.4 GeV-versnelde protonenbundel. The isotopen van belang werden selectief geïoniseerd, massa gesepareerd en vervolgens naar de Leuven Decay Station gestuurd. Hier werd het β- en γ-verval gedetecteerd met behulp van drie plastieken scintillatiedetector en twee Miniball cluster germanium detectoren. De analyse van de verzamelde data resulteerde in vervalschema's voor 65,66Fe, 66Co en 66Ni en de bepaling van γ-vertakkingsverhoudingen en log(ft) waarden. Vergelijkingen met Monte Carlo shell model berekeningen toonden aan dat de selectieve β-voeding van de 0+ en 2+ toestanden in 66Ni kunnen geïnterpreteerd worden door middel van vervormingsverschillen. De berekeningen reproduceerden ook andere observabelen in de A = 66 reeks, waaronder de selectieve β-voeding van het 2.9 MeV niveau in 66Fe en de volgorde van de laag-energetische toestanden in 66Co.

Het tweede experiment was gewijd aan de studie van geëxciteerde toestanden in 182,184,186Hg gevoed in het β+-verval of de elektronenvangst van 182,184,186Tl. Deze isotopen werden geproduceerd door een afsplintering van een UCx projectiel dat werd geïnduceerd door een 1.4GeV-versnelde protonenbundel. De pure isotopenbundels werden bekomen na selectieve laserionisatie en massaseparatie en vervolgens naar de ISOLDE Decay Station gestuurd. Hier werd het radioactief verval opgemeten met behulp van vijf High-Purity Germanium klavers en een gesegmenteerde, vloeibaar-ethanol gekoelde silicium detector, de SPEDE spectrometer. De verzamelde data liet toe om de vervalschema's te bevestigen en uit te breiden, als ook de nauwkeurigheid van de spectroscopische informatie te verhogen. Bovendien werden een aantal nieuwe E0 transities geïdentificeerd die wijzen op een opmenging van de 4+ en hogere spin toestanden. De data werd vergeleken met vier theoretische modellen: Interacting Boson Model with Configuration Mixing, General Bohr Hamiltonian, Beyond Mean-Field and Symmetry-Conserving Configuration Mixing method. Een kwalitatieve overeenkomst werd bekomen, maar een kwantitatieve beschrijving is nog lopende.