Páros oxigénizotópok

Amint arra a 2. fejezetben rámutattam, kutatásaink kezdetén az egyetlen, kollektív mo-dellétől jelentősen eltérő ^M_Mⁿ_p=2,9(4) mátrixelem arányt az ²⁰O atommagban sikerült kimutatni [29]. A kísérletben protonokon történő rugalmatlan szórást alkalmaztak, és az arány kiszámolásához szükséges átlagolt M_p értéket (5,29(18) fm²) az irodalomból vették, mely közvetlen, élettartam mérésekből származott. Ezt a meglepő eredményt egy másik kísérletben megmért, rugalmatlan szórási hatáskeresztmetszet szögeloszlásá-nak analízisével megerősítették (^M_Mⁿ_p=3,3(8)) [58]. Azonban ezek a kiértékelések nem teljesen modellfüggetlenek, ahogyan ezt szintén az előző fejezetben láthattuk. Valóban, a fenti két kísérlet más megközelítéssel (mikroszkopikus sűrűségeloszlás felhasználásával) történő kiértékelése nagyobb (4,2(3)) mátrixelem arányt adott [59]. Ezért egy független kísérletben, ^M_Mⁿ_p-t az izospin szimmetriát kihasználva kívántuk meghatározni úgy, hogy az²⁰O tükörmagját, a²⁰Mg-t szórattuk szén és ólom céltárgyakon mérve a rugalmatlan

iAz alfejezet a következő tanulmányokon alapul: [EZ-03, EZ-04, EZ-05, EZ-06, EZ-07, EZ-08, EZ-09, EZ-12, EZ-14, EZ-15, EZ-16, EZ-17, EZ-23]

hatáskeresztmetszeteket [EZ-15].

Mivel a²⁰Mg protongazdag atommag és a protonleválasztási vonal közelében helyez-kedik el a mérés különösen nehéz volt, ugyanis az elsődleges ²⁴Mg ionnyaláb fragmen-tációja során a stabilitási vonalhoz közelebb eső atommagok nagy mennyiségben álltak elő, és ezek lendületeloszlásának alacsony energiájú része jelentősen átfedett a ²⁰Mg atommagok lendületeloszlásának csúcsával. Ez a gyakorlatban azt jelentette, hogy a protongazdag ionok járuléka a teljes nyalábintenzitáshoz igen kicsi volt, ami a detek-torok véges terhelhetősége miatt kritikus szempont. Ezért egy rádiófrekvenciás eltérítő berendezést [60] helyeztünk közvetlenül azF2 fókuszsík elé. Az eszköz két alapvető ré-sze az üregrezonátor és az elektródák. A nyaláb fölött és alatt elhelyezkedő elektródákra szinuszfüggvény szerint változó nagyfeszültséget kapcsoltunk, és a frekvenciát az RRC ciklotronéhoz hangoltuk úgy, hogy annak pontosan a fele legyen. Az eltérő sebességű ionok az elektródákat időben eltolva érték el, így be lehetett állítani, hogy nagyrészt az érdekes ionok eltérítése legyen csak nulla. Az F2 fókuszsík után elhelyezett rés segítsé-gével az eltérített ionok már megállíthatók voltak. Így a²⁰Mg ionok teljes intenzitáshoz mért járuléka háromszorosára növekedett.

A két céltárggyal felvettγ-spektrumokban egy csúcsot azonosítottunk 1,61(6) MeV-es energiánál, amely megegyezik az egyetlen korábbi mérés 1,598(10) MeV-MeV-es eredmé-nyével [61]. Ehhez az előttünk végzett kísérlethez hasonlóan, mi sem találtunk másik csúcsra utaló jelet, ami azt jelenti, hogy nagy valószínűséggel a²⁰Mg-nak egyetlen kö-tött gerjesztett állapota van. Ennek az állapotnak a gerjesztési hatáskeresztmetszetére az ²⁰⁸Pb és a ¹²C céltárgyakkal rendre 105(10) mb és 20(2) mb értékeket kaptunk.

Mivel a nyalábintenzitás nem tette lehetővé a rugalmas szórás olyan statisztikájú mé-rését, melynek segítségével az optikai potenciál paramétereit meghatározhattuk volna, ezért három, az általunk alkalmazott nyaláb energiatartományában fellelhető paraméter-készletet használtunk fel. A mátrixelemek arányát egyrészt az²⁰O-ban mért Mp érték segítségével, másrészt az ²⁰⁸Pb+²⁰Mg és a ¹²C+²⁰Mg adatok párhuzamos analízisé-vel is származtattuk. Így az optikai modell paramétereinek megválasztásából illetve a fenomenologikus eljárásból adódó szisztematikus bizonytalanságra is lehetett következ-tetni. Az első eljárás három optikai potenciáljának segítségével számolt részeredmények átlagolásávalM_p(²⁰Mg)=M_n(²⁰O)=13,3(12) fm² és ^M_Mⁿ_p(²⁰O)=2,51(25) értékek adód-tak, ahol a bizonytalanság az egyedi értékek és az átlag legnagyobb eltérését jellemzi.

A két eljárásból kapott értékek a feltüntetett bizonytalanságon belüliek voltak, és jó egyezést mutattak a korábbi mérések eredményével [29, 58], azonban jelentősen eltértek a mikroszkopikus sűrűségeloszlás felhasználásával végzett kiértékelésből [59] származó mátrixelem aránytól. Eredményeink közlése után az utóbbi elméleti munka szerzői rájöt-tek, hogy az általuk alkalmazott CDM3Y6 [62] effektív nukleon-nukleon kölcsönhatást módosítani kell ahhoz, hogy a számos atommagon (⁶He, ⁴⁸Ca,⁹⁰Zr,¹²⁰Sn,²⁰⁸Pb) ren-delkezésre álló (p,n) reakciók hatáskeresztmetszetét értelmezni tudják. A kölcsönhatás valós, izovektor sűrűségfüggésének renormálásával ^M_Mⁿ_p=3,24(20) értéket kaptak, ami már jóval közelebb áll a miénkhez. Az ^N_Z-nél jóval nagyobb mátrixelemarány a neut-ronok protonokéhoz viszonyított kiemelt szerepét mutatja a gerjesztés kialakításában.

A tömegtartományban mérvadó, neutronokra és protonokra vonatkozó effektív töltések (e_p=1,3e, e_n=0,5e) [63] és az USD effektív kölcsönhatás [64] alkalmazásával a héjmo-dell keretein belül értelmezni tudtuk az eredményeket, amiről a szénizotópoknál még részletesebben is lesz szó.

Az oxigénizotópok vonalán továbblépve a neutronelhullatási határ felé, a bevezetés-ben már említett N=14-es alhéjzáródásra utaló jelként értelmezték az ²²O atommag nagy energiájú 2⁺₁ állapotát, és a kisB(E2)értéket [17]. Elméleti (héjmodell, véletlen fázisú közelítés) számolások [15, 65] a redukált átmeneti erősség csökkenését jelezték a neutronszám növekedésével, ami egybevágott a kísérleti megfigyeléssel, ugyanakkor ^M_Mⁿ_p (3,53-at ²²O esetén) növekedését várták. Ezért deuterizált polietilén céltárgyon, mely-nek érzékenysége a neutron- és protoneloszlásra hasonló, rugalmatlan szórást hajtottunk végre [EZ-09], hogy az ólommal történt mérés hatáskeresztmetszetével [17] összevetve kísérletileg is meghatározzuk a mátrixelemek arányát. A felvettγ-spektrumban egy csú-csot azonosítottunk 3185(15) keV energián, amely megegyezett egy korábbi, pontosabb mérésből rendelkezésre álló 3199(8) keV-es értékkel [66]. Az első gerjesztett állapotot σ=19(3) mb hatáskeresztmetszettel hoztuk létre, mely nem tartalmazta a deuterizált polietilén céltárgyban lévő szén hozzájárulását, amit a visszalökődött atommagok tö-megspektrumából 10%-nak mértünk. A csatolt csatornás fenomenologikus analízis során az²²O és a deuteron reakciójának leírásához az optikai potenciál irodalomban fellelhető két paraméterkészletét használtuk. Így ^M_Mⁿ_p=1,58(53) és 2,28(88) arányokat kaptunk, melyek konzisztensek egymással, de jóval kisebbek a véletlen fázisú közelítést alkalmazó elméletből vártnál (3,53). Mérésünkkel párhuzamosan egy másik csoport ^M_Mⁿ_p=2,5(10)

értéket kapott [67], mellyel egyezik a mi eredményünk a bizonytalanságokat figyelembe véve. Ezek a kísérleti bizonytalanságok ugyan meglehetősen nagyok, de az egyértel-műen látszik, hogy a növekvő neutronszám nem jár együtt a neutronok gerjesztésben betöltött szerepének dominanciájával, hisz a meghatározott arányok ^N_Z=1,75 körüliek.

Az ²²O atommagra kapott eredmények az ¹⁶O-éval mutatnak hasonlóságot, ami az N=14-es alhéjzáródást igazolja. Továbbá azt is bizonyítja, hogy a kis B(E2) értéket jól visszaadó, normál effektív töltéseket és USD effektív kölcsönhatást alkalmazó héj-modell számolás [17] alkalmas az oxigénizotópok leírására. A kísérleti infrastruktúra még nem teszi lehetővé, hogy a legnehezebb, kötött alapállapottal rendelkező²⁴O-ben is meghatározzuk a mátrixelemek arányát, de protonon történt rugalmatlan szórási ha-táskeresztmetszet mérések [68] arra utalnak, hogy az a fenti héjmodell várakozásainak megfelelően alakul.