Az N=16 alhéjzáródás er®ssége és az N=20 héjzáródás

héj-záródás megsz¶nése Z=8 esetén

Azoxigénizotópok

N

^{=20közelébenmárnem kötöttek, s®tahogyazfentebb}

megmutattuk,nagyvalószín¶séggelmár

N

^{=15-nélsinskötött}gerjesztett ál-lapotuk. Emiattsemaz

N

^{=16, semaz}

N

^{=20 héjzáródás er®sségét nem}

tud-juk meghatározni

Z

^{=8-nál gamma} spektroszkópiai módszerekkel. Az

sdpf

héjmodellaz

N

^{=20 héjzáródás teljes}megsz¶nését(1.5 MeV-es

N

^{=20 héjköz}

kialakulását) és egy er®teljes

N

^{=16 héjzáródás} kialakulását jósolja az oxi-gén magokban. A modellszerint a héjzáródások er®ssége sakgyengén függ

a neutronszámtól [63℄, így van rá remény, hogy a legnehezebb még kötött

oxigénizotópok,a

23,24

Ospektroszkópiai vizsgálatábóladatokatnyerjünk az

N

^=16,20héjzáródások er®sségére. Ezekazatommagokaz

N

^=14,16

alhéjzá-ródás mellettfekszenek, ésarendszámuk ismágikus. Ez ahelyzetrendkívül

kedvez®,mertkisiatörzspolarizáióvalószín¶sége. Hasikerülmeghatározni

a

23

O nem kötött gerjesztett állapotainakaz energiáját, akkor azok

különb-ségeközvetlenülmegmutatjaahéjzáródásoker®sségét(

N

^{=15-nél). Az}

N

⁼¹⁵

γ

O

γ

^{-spektruma radioaktívnyaláb} fragmentáiójábóla BaF

2

detektorrendszerrelmérve. a)AspektrumDoppler-korrekiónélkül. T

arget-jelleg¶

γ

-sugárzások adják a súsokat: 477 keV

-7

Li, 718,1021,2868 keV

-10

B,2000,4318keV

-11

C,2124,4444keV

-11

b) Doppler korrigált

γ

^{-spektrum. A folytonos vonal a kísérleti spektrum, a}

szaggatottvonalMonte-Carloszimuláió. Aszimuláióazzalafeltételezéssel

készült, hogy egy 2.7 MeV-es állapotot 20%-os valószín¶séggel populálunk.

AMonte-Carloszimuláiómin®ségétazinzertben láthatjuk,ahol a

22

Omért

ésszimulált spektrumát hasonlítottuk össze.

tónokra van kísérleti adat, amiegy lineáris extrapoláiót lehet®vé tenne, de

a héjmodellegy er®teljes változástjósol a neutron egyrészeske energiákban

Z

^=8-nál.

Kísérleti szempontból a

γ

-spektroszkópia eszköztárát kimerítettük. A nem kötött állapotok energiájáról egynukleontranszfer-reakió

alkalmazásá-val nyerhetünk adatot.

22

O-b®l sokkal er®sebb nyalábotlehet sinálni, mint

24

O-b®l,ezértélszer¶egylefosztóreakiótválasztani. A(d,p)reakió

szelek-tíven populája a be nem töltött egyrészeske állapotokat,így megfelel®

esz-köza nem kötött egyrészeske állapotokel®állítására. Mivelazegyrészeske

állapotok a neutron szeparáiós energia felett helyezkednek el, neutron

ki-bosátásával bomlanak. Mi a

22

O(d,p)

23

O

∗ → ²²

^{O + n folyamat} vizsgálatát

E (keV) _γ

N γ

E (keV) _γ

N γ

4.18. ábra. A

24

O atommagnak a BaF

2

detektorokkal felvett

γ

-spektruma.

a) Doppler korrekió nélkül. b) Doppler korrigált

γ

^{-spektrum. A folytonos}

vonal a kísérleti spektrum, a szaggatott vonal Monte-Carlo szimuláió. A

szimuláióazzalafeltételezésselkészült,hogyegy3.7MeV-esállapotot

20%-osvalószín¶séggelpopulálunk.

25 Ne

27 Mg

29 Si ²³ O

p _3/2 f _7/2

d _3/2

s _1/2

Kísérlet

héjmodell Monte−Carlo

4.19. ábra. Az

N

^{=15 atommagok} egyrészeske állapotainak az energiái. A

23

O eseténa héjmodelljóslatát tüntettemfel.

választottuk a

23

Onem kötöttegyrészeske állapotainakafelkutatására[91℄.

A kísérletet Rikenben végeztük el. 94 MeV/nukleon energiájú 60 pnA

intenzitású

40

Ar nyalábot fragmentáltunk 3 mm vastag

9

Be éltárgyon. A

fragmentumokata Rips szeparátorralválasztottukszét. A másodlagos

nya-láb

25

Ne és

22

Oizotópokból állt. A

22

O intenzitása 220 pps volt. A

másod-lagos nyalábot 1 mm vastag plasztik szintillátorokkal mért repülési id® és

0.5 mm vastag Si detektorral mért energiaveszteség alapján azonosítottuk.

A 34MeV/nukleon energiájú

22

O nyalábot egy 30 mg/m

2

vastag CD

2

él-tárgyra vezettük. A belép® nyaláb irányát 3 pár PPAC-kal monitoroztuk.

A kilép® nehézionokat a éltártól 94 m-re 2

×

^{2-es mátrixban} elhelyezett 4 réteg¶Siteleszkópokkalazonosítottuk,amelyeknekazels®kétrétege0.5

m-es síkokra volt szabdalvax illetve y irányban, így meg lehetett határozni a

kilépés szögét is. A

23

O gerjesztett állapotainak a bomlásábólszármazó

ne-utronokategyneutronfallaldetektáltuk. Aneutronfal4rétegben elhelyezett

6

×

^{6 m} keresztmetszet¶ plasztik szintillátor rudakból épült fel. Rétegen-ként 10 db 110 m-es, 20 db 210 m-es, majd megint 10 db 110 m-es rúd

úgy volt elhelyezve, hogy egy keresztet formáljon. Függ®leges irányban a

detektorpozíió, vízszintes irányban a detektorok végén mért

fényfelvillaná-sok id®különbsége szolgáltatott adatot a besapódó neutronok irányáról. A

neutronok energiáját repülésiid®b®lszármaztattuk. A szennyez® reakióban

keletkez® könny¶ töltött részeskék kisz¶résére a neutronfal elé 0.5 m

vas-tag plasztik vetodetektorokat helyeztünk. A belép®

22

O, valamint a kilép®

22

Oésneutronimpulzusánakakülönbségétmérvemeglehethatározni,hogy

mekkora energia fordítódott a

23

O gerjesztésére. A

23

O gerjesztési energia

spektruma a 4.20. ábrán látható. A spektrumban 2 súsot lehet látni,

4.0 MeV gerjesztési energiánál egy er®sebbet és 5.3 MeV körül egy kisit

gyengébb, de még mindig szignikáns súsot.

A kapottkétgerjesztett állapotota 4.21. ábrán vetettem össze a

héjmo-dellszámolások eredményével. Az

sd

^{héjon végzett számolás az els®}

gerjesz-tett állapotot közvetlenül a neutron szeparáiós energiához jósolja. Ezt az

állapotot nem látjuk, de ez nem is baj, hiszen ez a

d 5 / 2

^{lyuk állapot, ami}

N /90 keV γ

gerjesztési energia (MeV) háttér

4.20.ábra. A

23

Ogerjesztésispektrumaa

22

O(d,p)

23

O

∗ → ²²

^{O+nreakióból.}

be van töltve, így a (d,p) reakió nem populálja. Az els® részeske jelleg¶

állapot a

d 3/2

^{állapot, amit mind a két modell valamivel 4.0 MeV felé}

jó-sol. A kísérleti 4.0 MeV-es érték összhangban van ezekkel a jóslatokkal. A

4.0 MeV-es állapot szögeloszlása alátámasztja azt a feltételezést, hogy ® a

neutron

d 3/2

^{állapot. Az}

sd

^{héjmodellszerinta következ®} gerjesztett állapot 7 MeV felett várható. Ez azt mutatja, hogy a második gerjesztett állapot

aligha jöhet az

sd

állapottérb®l. (a kontinuummal való satolás hatása egy 0.5MeV körülienergiasökkenést eredményezheta modellszámításokszerint

[92℄). Az

sdpf

^{téren végzett számolásegyszerre két} egyrészeske állapototis jósol 5 MeV közelébe: a

p _3/2

^{és az}

f _7/2

állapotokat. DWBA számolások azt mutatják, hogy az

f 7/2

^állapot hatáskeresztmetszete sokkal nagyobb kellene hogylegyen, mintamekkora keresztmetszettel az5.3 MeV-es állapotel®állt.

Ezazt jelenti,hogy amásodikgerjesztett állapotsaka

p 3/2

^{állapotlehet.}

A fenti eredményeknek messzemen®következményei vannak. A

d 3/2

álla-potenergiája700-keV-velmagasabb,mintahogy aztakorábbi

héjmodellszá-mításokbanfeltételezték. Az ittmeghatározott

d 3 / 2

^{energia már elegend®en}

23 O ²³ O

O egyrészeske energia spektruma az USD05 kölsönhatást

használó

sd

héjmodellszámításokésasdfp-mkölsönhatásthasználó Monte-Carlo héjmodellszámításokeredményével.

nagyahhoz,hogy a

26,28

Oizotópok ne legyenek kötött állapotban,ami

meg-magyarázza, hogy miért a

24

O az utolsó kötött oxigén izotóp, miközben a

uorok legalább

N

^{=20-ig kötöttek lehetnek. Meg kell jegyezni, hogy a}

sta-bilitási sávtól távoli magokra nyert adatokat is gyelembe vev® új USD05

kölsönhatás [93℄, amit a4.21 ábrána kísérlettel való összevetésnél

használ-tam,akorábbihoz képest jelent®sen megnövelte a

d 3/2

egyrészeskeenergiát, így helyre állt az összhang a kísérlet és az elmélet között. Mivel az

sdpf

héjmodell is úgy hangolta az eektív kölsönhatását, hogy a

26

O ne legyen

kötött,ahéjmodellszámításokis összhangbakerültek. A nagy

s − d

^távolság

aztjelenti,hogyjelent®senmegn®ttaz

N

^=16héjköz.

N

^{=15-nél4MeV-re,és}

azUSD05 kölsönhatással extrapolálva

N

^{=16-nál 5.6MeV-re. Ez azjelenti,}

hogy a

24

O egy kétszer mágikus mag, amelynek az els® gerjesztett állapota

A 2. és a 3. gerjesztett állapot energiájának a különbsége 1.3 MeV,

ami egyben az

N

^{=20 héjköz nagysága is}

N

^{=15-nél. Az}

sdpf

Monte-Carlo héjmodellszámításokkal extrapolálva az

N

^{=20 héjköz nagysága a}

²⁸

^{O-nél is}

sak 1.8MeV. Ez azt jelenti, hogy az

N

^{=20 héjzáródás teljesen megsz¶nik,}

mire elérjük a neutron-instabilitási vonalat. Szemben az általános elméleti

felfogássalnemsakahéjeektusok t¶nnekel,hanemténylegesenmegsz¶nik

a héjzáródás

N

^{=20-nál. Ez az els® direkt kísérleti bizonyíték arra, hogy a}

neutron-instabilitási vonal közelében minden kétséget kizáróan elt¶nik egy

héjzáródás.

In document TADTR
ÉRTEEZÉS Aza

agk héjzekezeéekv (Pldal 65-71)