Coulombexcitatie van Polonium isotopen.

De neutronarme poloniumisotopen, met 2 protonen buiten de Z = 82 schilsluiting, bevinden zich in een interessant gebied van de kernkaart. In de naburige lood- (Z = 82) en kwikisotopen (Z = 80), hebben resultaten van experimenteel en theoretisch onderzoek geleid tot het waarnemen van vormcoëxistentie. Vormcoëxistentie is het opmerkelijke fenomeen waarbij twee of meer toestanden van dezelfde spin en vergelijkbare excitatie-energie voorkomen met een verschillend intrinsiek vervormingstype. De neutronarme poloniumkernen zijn ook uitvoerig bestudeerd, zowel op experimenteel als theoretisch gebied. De kern 210Po, met een gesloten neutronschil (N = 126), vormt een schoolvoorbeeld van een kern waarin de geëxciteerde toestanden kunnen verklaard worden door de vrijheidsgraden van de twee valentieprotonen, buiten 208Pb, in rekening te brengen. De bijna constante energie van de 2+ en 4+ toestanden in de isotopen met massa A=200-208 kan verklaard worden door deze twee valentieprotonen te combineren met een vibrerende loodkern. 200Po lijkt de laatste kern te zijn met deze senioriteitskenmerken, vermits een plotse daling van de excitatie-energie is waargenomen voor bijna alle geëxciteerde toestanden in de isotopen met massa A<200. De waargenomen eigenschappen van de lichtste poloniumisotopen worden geïnterpreteerd als bewijs voor een wisselwerking tussen indringstructuren en de normale structuur.

De overgangsregio tussen het normale, senioriteitskarakter voor de zwaardere poloniumisotopen en het regime met kenmerken van vormcoëxistentie in de lichtere isotopen wordt in deze thesis bestudeerd met de techniek van Coulombexcitatie. Met deze krachtige techniek kan, op een modelonafhankelijke manier, informatie over de vervorming en de menging tussen verschillende vormen worden verkregen. Recent nog leidde een Coulombexcitatie-experiment van de neutronarme 182-188Hg isotopen tot de vaststelling dat een oblaatachtige band met kleine vervorming en een sterker vervormde prolaatachtige band mengen in deze isotopen.

Men spreekt van Coulombexcitatie als de botsing tussen een projectiel- en een trefschijfkern ervoor zorgt dat \'e\'en van deze twee kernen geëxciteerd wordt. Wanneer deze reactie gebeurt bij bundelenergieën onder de zogenaamde ``veilige waarde'', dan is de reactie volledig elektromagnetisch en kan semiklassieke perturbatietheorie toegepast worden om het Coulombexcitatieprocess te beschrijven. De botsingsdoorsnede van Coulombexcitatie is afhankelijk van de gereduceerde E2 matrixelementen die die bevolkte toestanden verbinden.

Twee Coulombexcitatiecampagnes werden uitgevoerd aan de REX-ISOLDE faciliteit in CERN (Genève, Zwitserland) met neutronarme 196,198,200,202Po bundels. De bundels werden geproduceerd en naversneld tot een energie van 2.85 MeV per nucleon en botsten met een 104Pd en een 94Mo trefschijf, beiden 2.0 mg/cm² dik. Binnenin de botsingskamer bevond zich een dubbelzijdige siliciumstrip detector om de verstrooide deeltjes te detecteren. De botsingskamer werd omringd door een positiegevoelige germaniumdetector die diende voor de waarneming van de uitgestuurde gammastralen.

Een onderscheid tussen de Coulombexcitatiegebeurtenissen en de achtergrondgebeurtenissen werd gemaakt door voorwaarden te stellen voor de kinematische en tijdskarakteristieke eigenschappen van de geregistreerde gebeurtenissen. De energiespectra van de gammastralen, die werden gecorrigeerd voor het Dopplereffect en waarvan de achtergrond werd afgetrokken, toonden dat de 2+-toestand in alle isotopen bevolkt werd. In de experimenten met 196,198Po werden ook de 4+1, 0+2 en 2+2 toestanden bevolkt in een meerstapsproces. De relatief grote onzekerheid op de intensiteit van de deëxcitatie van de 0+2 en de 2+2 toestand is te wijten aan de onrechtstreekse manier waarop E0-overgangen werden waargenomen, via karakteristieke polonium X-stralen. Voor experimenten in de toekomst kan de electrondetector SPEDE een oplossing bieden om E0-overgangen rechtstreeks waar te nemen.

De resultaten die bekomen werden in deze thesis, werden geïnterpreteerd in het kader van drie verschillende theoretische kernmodellen: het beyond-mean-field model, het interacting-boson model en het general Bohr Hamiltonian model. Daarnaast werd een vervormingsparameter bepaald op basis van de resultaten van de Coulombexcitatie-experimenten en vergeleken met een vervormingsparameter die verkregen werd uit de meting van ladingsstralen van de poloniumisotopen. Tot slot werd een fenomenologisch twee-niveau-mengingsmodel gebruikt dat leidde tot de interpretatie van een sferische structuur die mengt met een meer vervormde structuur. Over het algemeen zou de vergelijkende studie van de resultaten met de theoretische modellen meer informatie kunnen opleveren als de experimentele resultaten een kleinere onzekerheid hadden. Deze betere precisie zou kunnen bereikt worden met de bundels van hogere energie die geproduceerd zullen worden aan de HIE-ISOLDE faciliteit.