doc10.21 MB - Zakład Spektroskopii Jądrowej
download 
Reklamacja Transkrypt
10.21 MB - Zakład Spektroskopii Jądrowej
Instytut Fizyki Jądrowej Piotr Bednarczyk im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk Badania eksperymentalne kolektywnej struktury nuklidów z pobliża jąder magicznychmagicznych - 40Ca i 56Ni, przy wysokim spinie IFJ PAN, Zakład Spektroskopii Jądra Atomowego, Spektroskopia Wysokospinowa i Rozwój Aparatury: P.Bednarczyk, M.Ciemała P.Bednarczyk, M.Ciemała*, *, A.Czermak, A.Czermak, B.Dulny, B.Dulny, B.Fornal, B.Fornal, J.Grę J.Gr ębosz, bosz, M.Kmiecik, M.Kmiecik, M.Krzysiek* M.Krzysiek*, A.Maj, A.Maj, M.MatejskaM.MatejskaMinda*, Minda *, K.Mazurek, K.Mazurek, W.Mę W.Męczy czyń ński ski,, B.Sowicki, B.Sowicki, J.Styczeń J.Styczeń, M.Zię M.Zi ębli bliń ński *student PhD Współpraca z laboratoriami akceleratorowymi: IPHCIPHC -IRES, Strasbourg, Fr LNLLNL -INFN, Legnaro, Legnaro, It GANIL, Caen, Fr ŚLCJ, Warszawa Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Program Wprowadzenie: - deformacja jądrowa na przykładzie pasm superzdeformowanych - rotacja a koherentny ruch jednocząstkowy - zakończenie zakończenie pasm rotacyjnych Wielodetektorowe spektrometry gamma, przełom w badaniach struktury jądra Rola detektorów pomocniczych - krakowski Detektor Jąder Odrzutu (RFD) Wysokospinowa spektroskopia γ izobarów A=45 (Sc, Ti, V), -Znaczenie wyników dla rozwoju metod średniego pola Identyfikacja silnej deformacji w obszarze jąder trójosiowych A~70 Perspektywy pomiarów koincydencyjnych γ-jądro odrzutu na wiązkach stabilnych i radioaktywnych Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Kształty jąder atomowych Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Stabilizacja kształtu poprzez efekty powłokowe γ β R3:R ⊥ Stan metastabilny (izomer kształtu) Cząstka w polu o osiowej deformacji Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Widmo emisyjne idealnego rotora (superdeformacja (superdeformacja)) Pasmo SD P.Twin et al., 1986 32 28 30 γ 34 152Dy 36 40 38 β 26 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Rotacja czy koherentny ruch nukleonów ? wysycenie rotacji (158Er: ~50ℏ )- Specyficzna własność jądra atomowego β∼0.2 Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Przywrócenie kolektywności przy najwyższych spinach E.Paul et al. (2007) Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Obszary jąder zdeformowanych Poszukiwanie uniwersalnej teorii jądra konsystentny opis wszystkich nuklidów -Teoria Funkcjonału Jądrowego -HNUCL ( ρ(r), j(r), ρ’(r), j’(r), …) -Siła Skyrme + Hertree-Fock Jądra pierwiastków ziem rzadkich -idealny rotor jądrowy (SD) -maksymalny spin >> 100ℏ -teoria makroskopowa (liquid –drop) z poprawką powłokową Jądra powloki f7/2 -wysoka kolektywnosć [B(E2) >>W.u.] -maksymalny spin < 20ℏ -pełny opis Modelem Powłokowym- SM Jądra powloki pf -znane pasma SD -maksymalny spin < 30ℏ -niestabilne kształty (γ-soft) -w zasięgu SM Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Złota dekada w spektroskopii γ i optymistyczne prognozy… sensitivity Spektroskopia jąder egzotycznych na wiązkach radioaktywnych Egzotyczne mody kolektywne: -trójosiowość -rotacja magnetyczna -wysycanie pasm rotacyjnych -poszukiwanie HD Odkrycie SD I.Y.Lee et al. (2003) …KONIECZNE DETEKTORY POMOCNICZE ! Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Rewolucja w badaniach strukturalnychstrukturalnych-wielodetektorowe spektrometry γ Osłony ACSACS- redukcja tła komptonowskiego Detektory kompozytowe –duża granularność Czułość na promieniowanie o wysokiej krotności EUROBALL 244 HPGe Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Nowa jakość: γ-tracking EUROBALL AGATA Ω ~40% ε ~ 10% θ ~ 8º Ω ~80% ε ~ 50% θ ~ 1º 244 HPGe Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Krakowski detektor jąder odrzutuodrzutu- RFD Cluster tarcza Clover RFD Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Recoil Filter Detector – zasada działania GASP RFD RFD - detektor ciężkich jonów (rezyduów wyparowania) rejestrowanych w koincydencji z promieniowaniem γ Pomiar czasu przelotu (TOF (TOF)) umożliwia selekcję jąder odrzutu ToF = T0 + ∆t T0 ∆t Wykorzystanie w systemach detekcyjnych: -OSIRIS 12HPGe , HMI Berlin -EUROBALL, IRES IRES--IPHC, Strasbourg -GASP 40HPGe, LNL, Legnaro Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Technika detekcji jon jonów ów 18 detektorów ToF = 50 –700 ns v/c= 0.5 –7% Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Rejestracja wiązki wtórnych elektronów Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Poprawa jakości mierzonych widm γ 92 MeV 16O + 0.4 mg/cm2 208Pb 68 MeV 18O + 0.8 mg/cm2 30Si γ−γ Pb X-rays counts βrec~3% γγ−recoil 1200 800 220 Th X-rays 400 0 100 200 Th Th 221 219 218 Ra Ra 217 Ra 300 γ-ray energy 400 (keV) 500 Ciężkie jądra odrzutu redukcja tła z rozszczepienia Wysoka prędkosc odrzutu: odrzutu: redu redukcja kcja poszerzenia dopplerowskiego reakcje z niskim przekrojem czynnym σ ∼ 0.1 mbarn Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Symulacja rozdzielczości energetycznej G. Jaworski GASP vs AGATA FWHM = 2.4 keV @ 1.3 MeV GASP: ε=5.0 =5.0% % 10º ∆θ ~ 10º ε=22 =22% % AGATA 3Π 3Π : ∆ θ ~ 1º Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Symulacja rozdzielczości energetycznej G. Jaworski GASP vs AGATA FWHM = 2.4 keV @ 1.3 MeV GASP: ε=5.0 =5.0% % 10º ∆θ ~ 10º ε=22 =22% % AGATA 3Π 3Π : ∆ θ ~ 1º Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Pomiar krótkich czasów życia stanów jądrowych Emisja wewnątrz tarczy (B) zachodzi przy większej prędkości Liczba rozpadów za tarczą (A) w stosunku do pełnego natężenia linii (A+B (A+B)) zależy od τ Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Efekty kolektywne w lekkich jądrach powłoki f7/2 Niskie spiny /~1980/: Stany połączone szybkimi przejściami E2 dobrze opisywane przez model powłokowy Niskoleżące pasma o wysokiej deformacji związane ze wzbudzeniem rdzenia 40Ca Trudności eksperymentalne: Duże prędkości odrzutu Wysokie energie przejść Znaczne poszerzenie dopplerowskie Wysokie spiny /2000/2000-/: Wielolicznikowe układy detektorów Ge Mikroskopowy opis rotacji otacji w 48Cr Superdeforma Superdeformacja cja w 36,40Ar, 40,42Ca, 44Ti Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Źródła deformacji w lekkich jądrach f7/2 100Sn energie jednocząstkowe w rotującym układzie 80Zr 58Ni 40Ca 48Cr Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Mikroskopowy opis rot rotacji acji w 48Cr 100Sn Model Powłokowy: 80Zr rozszerzona powłoka fp 58Ni 40Ca 48Cr Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Superdeformacja w jądrach f7/2 100Sn 36Ar –pasmo SD (β (β ~0.44) 80Zr C.E, Svenssonet et al. (2001) (2001) 58Ni Opis SM w przestrzeni sdfp 40Ca 4 cząstki na orbitalu 1f7/2 ([3 ([300]1/2 00]1/2)) 8 dziur w rdzeniu 1d3/2 48Cr Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Wysokospinowe rozwinięcie pasma typu cząstkacząstka-dziura w 45Sc GASP + Recoil Mass Spectrometer, Spectrometer, LNL P.Bednarczyk et al. (1997) ħω = 0.6MeV T1/2=318 ms 46Ti + π-1 = 45Sc 45 Sc β = +0.3 β∼0 Bezpośredni pomiar momentu kwadrupolowego (spektroskopia laserowa) M.Avgoulea et al. (2011) = 44Ca +π Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Wysycenie pasm rotacyjnych w 45Sc 1h-6p 2h-7p EUROBALL + RFD P.Bednarczyk et al. (2001) Stopniowy zanik kolektywności… Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Wysycenie pasm rotacyjnych w 45Sc 1h-6p 2h-7p 2400 2395 Eγ=2400 keV τ= 190 ± 20 fs θ=156o Eγ=2395 keV τ= 90 ± 15 fs Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Wysycenie pasm rotacyjnych w 45Sc 1h-6p 2h-7p … oraz zanik deformacji Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Rozwikłanie schematu poziomów π=+ w 45Ti polary polar yza zacja cja π=‘+’ ~46V (T=0) E M π=‘-’ l=2 l=1 rozkłady kątowe Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW 45Ti - skrzyżowanie pasm w ujęciu SM dziura π dziura π,ν Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW Przetrwanie wysokiej deformacji w paśmie T=0 w 45Ti Seminarium Fizyka Jądra Atomowego UW
