Badania eksperymentalne kolektywnej struktury nuklidów z pobliża jąder magicznych- 40 Ca i 56 Ni, przy wysokim spinie

Podobne dokumenty
i. m.henr n yka N ie i wod o n d i n c i zańs ń kie i go

Jądra o dużych deformacjach. Jądra o wysokich spinach.

Metodyka eksperymentów w badaniach jąder o dużej deformacji

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Dwie lub więcej cząstek poza zamkniętą powłoką

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Reakcje jądrowe. kanał wyjściowy

Zjawisko Dopplera w fizyce jądrowej. 3.1 Wstęp. (opracowany na podstawie podręcznika Mayera-Kuckuka [8])

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

Podstawowe własności jąder atomowych

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

Model uogólniony jądra atomowego

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

LNL Legnaro, IFIC Valencia, GSI, ZFJA. Ernest Grodner Weryfikacja hipotezy udziału kolektywnych bozonów w rozpadzie beta 62 Ga

Fragmentacja pocisków

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

Chiralność w fizyce jądrowej. na przykładzie Cs

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

Rozpady promieniotwórcze

RECENZENT Jan Kownacki. REDAKTOR INICJUJĄCY Beata Koźniewska. SKŁAD I ŁAMANIE Jarosław Perkowski. KOREKTA TECHNICZNA Leonora Wojciechowska

Reakcje jądrowe. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Jądra dalekie od stabilności

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ. im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków

Identyfikacja cząstek

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów UW

Co to są jądra superciężkie?

Spektroskopia Fluorescencyjna promieniowania X

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

Seminarium. -rozpad α -oddziaływanie promienowania z materią -liczniki scyntylacyjne. Konrad Tudyka

Promieniowanie jądrowe w środowisku człowieka

Wiązki Radioaktywne. wytwarzanie nuklidów dalekich od stabilności. Jan Kurcewicz CERN, PH-SME. 5 września 2013 transparencje: Marek Pfützner

Pierwsza eksperymentalna obserwacja procesu wzbudzenia jądra atomowego poprzez wychwyt elektronu do powłoki elektronowej atomu.

Zagadnienia do egzaminu licencjackiego

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Własności jąder w stanie podstawowym

dr inż. Zbigniew Szklarski

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Wyznaczanie współczynnika rozpraszania zwrotnego. promieniowania β.

Oddziaływanie cząstek z materią

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

Spektroskopia jader neutrononadmiarowych od kuchni. Krzysztof Miernik

W2. Struktura jądra atomowego

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

P O L S K I E J A K A D E M I I N A U K

Modele jądra atomowego

Promieniowanie jonizujące

Poszukiwanie efektów kolektywnych w neutrono-nadmiarowych izotopach o Z<38

Badanie kolektywnych własności jąder atomowych w funkcji temperatury i spinu

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

XRF - Analiza chemiczna poprzez pomiar energii promieniowania X

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

Rozdział 8. Przykłady eksperymentów

Spektroskopia neutronów opóźnionych po rozpadzie β

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Promieniowanie jonizujące

Spektroskopia elektronów Augera. AES Auger Electron Spectroscopy

Diagnostyka plazmy - spektroskopia molekularna. Ewa Pawelec wykład dla pracowni specjalistycznej

PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 4. Badanie rozkładu gęstości strumienia kwantów γ oraz mocy dawki w funkcji odległości od źródła punktowego

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Zespół Zakładów Fizyki Jądrowej

Cząstki elementarne i ich oddziaływania III

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Theory Polish (Poland)

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Struktura jąder bogatych w neutrony badania z wiązkami stabilnymi i radioaktywnymi

Łukasz Świderski. Scyntylatory do detekcji neutronów 1/xx

Rozpady promieniotwórcze

J7 - Badanie zawartości manganu w stali metodą analizy aktywacyjnej

przyziemnych warstwach atmosfery.

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 40 FIZYKA JĄDROWA

XPS (ESCA) X-ray Photoelectron Spectroscopy (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

Marek Kowalski

2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

WSTĘP DO FIZYKI JADRA ATOMOWEGOO Wykład 9. IV ROK FIZYKI - semestr zimowy Janusz Braziewicz - Zakład Fizyki Medycznej IF AŚ

Spin jądra atomowego. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

Transkrypt:

Piotr Bednarczyk Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk Badania eksperymentalne kolektywnej struktury nuklidów z pobliża jąder magicznych- 40 Ca i 56 Ni, przy wysokim spinie

IFJ PAN, NZ22, Spektroskopia Wysokospinowa i Rozwój Aparatury: P.Bednarczyk, M.Ciemała*, A.Czermak, B.Dulny, B.Fornal, J.Grębosz, M.Kmiecik, M.Krzysiek*, A.Maj, M.Matejska- Minda*, K.Mazurek, W.Męczyński, B.Sowicki, J.Styczeń, M.Ziębliński *student PhD Współpraca z laboratoriami akceleratorowymi: IPHC-IRES, Strasbourg, Fr LNL-INFN, Legnaro, It GANIL, Caen, Fr

Program Wprowadzenie: - deformacja jądrowa na przykładzie pasm superzdeformowanych - rotacja a koherentny ruch jednocząstkowy - zakończenie pasm rotacyjnych Wielodetektorowe spektrometry gamma, przełom w badaniach struktury jądra Rola detektorów pomocniczych - krakowski Detektor Jąder Odrzutu (RFD) Wysokospinowa spektroskopia g 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 g-jądro odrzutu na wiązkach radioaktywnych

Kształty jąder atomowych Deformacja kwadrupolowa: r~(1 + β 2 Y 20 θ, φ ) β 2 ~ R R Moment elektryczny kwadrupolowy: eq 0 3 5π ZeR 0 2 β 2 1 + 0. 36β 2

Stabilizacja kształtu poprzez efekty powłokowe V MHO r = 1 2 Mω2 r 2 g b R 3 :R ^ β 2 ~ ω ω 3 ω 0 Stan metastabilny (izomer kształtu) Cząstka w polu o osiowej deformacji

SUPERDEFORMACJA- rotacja bryły sztywnej moment bezwładności: I = const. P.Twin et al., 1986? J J + 1 K2 E rot = ħ 2I b bsin(g+30) ħω 1 2 E γ 26 28 30 32 Widmo promieni g 34 36 40 38 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

Rotacja czy koherentny ruch nukleonów? B E2 1 E γ 5 τ B E2 τ~fs e 2 Q 0 2 W. u. B E2 W. u. τ~ps Specyficzna własność jądra atomowego- wysycenie rotacji przy najwyższych spinach

Zanik i przywrócenie kolektywności przy najwyższych spinach E.Paul et al. (2007)

Obszary jąder zdeformowanych Poszukiwanie uniwersalnej teorii jądra konsystentny opis wszystkich nuklidów -Teoria Funkcjonału Jądrowego -H NUCL ( r(r), j(r), r (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 (g-soft) -w zasięgu SM

Złota dekada w spektroskopii g i optymistyczne prognozy Spektroskopia jąder egzotycznych na wiązkach radioaktywnych Egzotyczne mody kolektywne: -trójosiowość -rotacja magnetyczna -wysycanie pasm rotacyjnych -poszukiwanie HD Odkrycie SD KONIECZNE DETEKTORY POMOCNICZE!

Rewolucja w badaniach strukturalnych-wielodetektorowe spektrometry g Detektory kompozytowe duża granularność Osłony ACS- redukcja tła komptonowskiego Czułość na promieniowanie o wysokiej krotności

Nowa jakość: g-tracking EUROBALL AGATA ~40% e ~ 10% q ~ 8º ~80% e ~ 50% q ~ 1º 244 HPGe

Krakowski detektor jąder odrzutu- RFD Cluster Clover tarcza RFD

Recoil Filter Detector zasada działania RFD - detektor ciężkich jonów (rezyduów wyparowania) rejestrowanych w koincydencji z promieniowaniem g Pomiar czasu przelotu (TOF) umożliwia selekcję jąder odrzutu T 0 ToF = T 0 + Dt Dt Wykorzystanie w systemach detekcyjnych: -OSIRIS 12HPGe, HMI Berlin -EUROBALL, IRES-IPHC, Strasbourg -GASP 40HPGe, LNL, Legnaro

Technika detekcji jonów 18 detektorów ToF = 50 700 ns v/c= 0.5 7%

Rejestracja wiązki wtórnych elektronów

counts Poprawa jakości mierzonych widm g 92 MeV 16 O + 0.4 mg/cm 2 208 Pb 68 MeV 18 O + 0.8 mg/cm 2 30 Si Pb X-rays g g b rec ~3% 1200 gg recoil 220 Th 221 Th 800 Th X-rays 219 Ra 218 Ra 217 Ra 400 0 100 200 300 400 500 g-ray energy (kev) Ciężkie jądra odrzutu redukcja tła z rozszczepienia reakcje z niskim przekrojem czynnym s ~ 0.1 mbarn Wysoka prędkosc odrzutu: redukcja poszerzenia dopplerowskiego

Symulacja rozdzielczości energetycznej GASP vs AGATA FWHM = 2.4 kev @ 1.3 MeV GASP: e=5.0% Dq ~ 10º AGATA 3P: e=22% Dq ~ 1º

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) zależy od t

Efekty kolektywne w lekkich jądrach powłoki f 7/2 Niskie spiny /~1980/: Stany połączone szybkimi przejściami E2 dobrze opisywane przez model powłokowy Niskoleżące pasma o wysokiej deformacji związane ze wzbudzeniem rdzenia 40 Ca Trudności eksperymentalne: Duże prędkości odrzutu Wysokie energie przejść Znaczne poszerzenie dopplerowskie Wysokie spiny /2000-/: Wielolicznikowe układy detektorów Ge Jednocząstkowy opis rotacji w 48 Cr Superdeformacja w 36,40 Ar, 40,42 Ca, 44 Ti

Źródła deformacji w lekkich jądrach f 7/2 36 Ar pasmo SD (b~0.44) C.E, Svenssonet et al., (2001) 4 cząstki na orbitalu 1f 7/2 ([300]1/2) 8 dziur w rdzeniu 1d 3/2

Wysokospinowe rozwinięcie pasma typu cząstka-dziura w 45 Sc GASP + Recoil Mass Spectrometer, LNL P.Bednarczyk et al. (1997) T 1/2 =318 ms 45 Sc ħw = 0.6MeV 46 Ti + p -1 = 45 Sc = 44 Ca + p b = +0.3 b ~ 0 Bezpośredni pomiar momentu kwadrupolowego (spektroskopia laserowa) M.Avgoulea et al. (2011)

Wysycenie pasm rotacyjnych w 45 Sc 1h-6p 2h-7p EUROBALL + RFD P.Bednarczyk et al. (2001) Stopniowy zanik kolektywności

Wysycenie pasm rotacyjnych w 45 Sc 1h-6p 2h-7p 2400 2395 Eg=2400 kev t= 190 ± 20 fs q=156 o Eg=2395 kev t= 90 ± 15 fs

Wysycenie pasm rotacyjnych w 45 Sc 1h-6p 2h-7p oraz zanik deformacji

Rozwikłanie schematu poziomów 45 Ti ~46 V (T=0) polaryzacja p= + E M p= - l=2 l=1 rozkłady kątowe

Symetria zwierciadlana 45 Ti- 45 V p= + Fundamentalna zasada niezależności sił jądrowych od ładunku : A(N, Z) A(Z, N) Bentley et al. (2006) Jedyny jak dotąd przypadek porównania kolektywnej struktury stanów wzbudzonych rdzenia!

Modelowanie sprzężenia SO w potencjale jądrowym MeV 45 Sc DE Satuła et al. (2007) d 3/2-1 f 7/2 n+1 f 7/2 n

Modelowanie sprzężenia SO w potencjale jądrowym MeV 45 Sc DE d 3/2-1 f 7/2 n+1 f 7/2 n

Spektroskopia w pobliżu linii N =Z =32 Różnorodnosć kształtów: oblate w stanie podstawowym g-soft g 9/2 Otwarcie rdzenia 56 Ni skutkuje licznymi pasmami SD ( np. 59,61,63 Cu)

p(g 9/2 ) 1 n(g 9/2 ) 2, I max =49/2 Pomiar GASP + RFD EUROBALL + EUCLIDES t ~ 40 fs b~0.5 69 As GASP+RFD A.Bruce et al,(2000) I.Stefanescu et al,(2004)

Dalsze perspektywy detektora RFD Modyfikacja systemu odczytu sygnału np. detektory diamentowe Sprzęgnięcie elektroniki (VME) z beztrygerowym systemem DAQ Opracowanie wersji do pomiarów na wiązce radioaktywnej (GANIL, LNL) -dojście do wysokich spinów (~100) w jądrach silnie neutrononadmiarowych