Universität zu Köln

Schmidt, Tobias (2019). γ-ray Spectroscopy of 106^Cd and a Shell-Model based Deformation Analysis of 100−110^Cd Isotopes. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

A 106^Cd(p, p'γ) experiment was performed at the FN tandem accelerator at the Institute for Nuclear Physics at the University of Cologne, using the SONIC@HORUS spectrometer. The data analysis focused on a detailed γ-ray spectroscopy and the determination of γ-ray branching ratios. Numerous new results could be obtained. In summary, 64 new γ-transitions and 20 new levels were discovered. Discrepancies between former works, studying 106^Cd could be solved. Eight levels stated in the literature (NNDC) were proven to be falsely placed or not existing, 14 branching ratios could be corrected significantly. The singles spectrum of 106^Cd exhibited a high density of γ-rays, indicated by the discovery of 23 new multiplets among an overall observation of 32 multiplets. Though, branching ratios could be obtained for every observed γ-transition. Strong hints for an intruder band in 106^Cd are given by a newly discovered level. A strong matrix element connecting the state to the band could be estimated by the branching ratio. By classifying this results to known results of neighboring isotopes, a 4^+_I member of the intruder band is suggested. The experimental results of 106^Cd of this work were compared to data of a shell-model calculation by the construction of level schemes from the experimental and theoretical data sets. Thereby, unpublished mean lifetime information from a recent analysis of a 106^Cd(n, n'γ) data set were combined with γ-ray branching ratios of this work. Additional shell-model calculations were performed for the even isotopes 100−110^Cd. Rotational invariants were extracted from shell-model B(E2)-values for the ground states of these nuclei. The effective deformation parameters β_eff and γ_eff, including their variances σ(β) and σ(γ), were derived for the first time from shell-model data. The results were interpreted in terms of IBM-symmetries. It was found in this context, that the chain of isotopes 100−110^Cd transform from a U(5)-like, vibrator structure towards a O(6)-like, asymmetric, γ-soft rotor at the middle of the neutron shell.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language γ-Strahl-Spektroskopie von 106^Cd und eine schalenmodellbasierte Deformationsanalyse von 100-110^Cd-Isotopen. German
Translated abstract:	Abstract Language Ein 106^Cd(p, p'γ) Streuexperiment wurde am FN-Tandembeschleuniger des Instituts für Kernphysik an der Universität zu Köln mit dem SONIC@HORUS-Spektrometer durchgeführt. Die Datenanalyse fokussierte sich auf eine detaillierte γ-Spektroskopie und die Bestimmung von Verzweigungsverhältnissen der γ-Strahlen. Zahlreiche neue Ergebnisse konnten gewonnen werden. Zusammengefasst wurden 64 neue γ-Übergänge und 20 neue Anregungszustände entdeckt. Unstimmigkeiten zwischen vorangegangenen Arbeiten zur Untersuchung von 106^Cd konnten aufgelöst werden. Für acht Anregungszustände aus der Literatur (NNDC) wurde gezeigt, dass sie falsch platziert sind oder nicht existieren, 14 Verzweigungsverhältnisse konnten signifikant korrigiert werden. Das unbereinigte Spektrum von 106^Cd wies eine hohe Dichte an γ-Übergängen auf, erkennbar an der Entdeckung 23 neuer Multipletts von insgesamt 32 beobachteten Multipletts. Dennoch konnten die Verzweigungsverhältnisse für jeden beobachteten γ-Übergang bestimmt werden. Starke Hinweise für ein Intruderband in 106^Cd ergaben sich aus einem neu entdeckten Anregungszustand. Ein starkes Matrixelement, dass den Zustand mit dem Band verknüpft, konnte aus dem Verzweigungsverhältnis abgeschätzt werden. Durch die Einordnung dieser Ergebnisse zu bereits bekannten Ergebnissen der Nachbarisotopen, wird die Existenz eines 4^+_I-Intruderbandmitgliedes mit behauptet. Die experimentellen Ergebnisse von 106^Cd dieser Arbeit wurden mit Daten einer Schalenmodellberechnung verglichen, indem Levelschemata aus dem experimentellen und dem theoretischen Datensatz gebildet wurden. Dabei wurden Informationen über unveröffentlichte mittlere Lebenszeiten aus einer neuerlichen Analyse eines 106^Cd(n, n'γ)-Datensatzes mit den γ-Verzweigungsverhältnissen dieser Arbeit kombiniert. Zusätzliche Schalenmodellberechnungen für die geraden Isotope 100−110^Cd wurden durchgeführt. Rotationsinvariante wurden aus den B(E2)-Werten des Schalenmodells für die Grundzustände dieser Kerne gewonnen. Die effektiven Deformationsparameter β_eff und γ_eff wurden zum ersten mal zusammen mit ihren Varianzen σ(β) und σ(γ) aus Schalenmodelldaten abgeleitet. Die Ergebnisse wurden mit Begriffichkeiten von IBM-Symmetrien interpretiert. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, dass sich die Isotopenkette 100−110^Cd von einer U(5)-artigen, Vibratorstruktur hin zu einem O(6)-artigen, assymetrischen, γ-soften Rotor gegen Mitte der Neutronenschale wandelt. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Schmidt, Tobias UNSPECIFIED UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-99993
Date:	2019
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute for Nuclear Physics
Subjects:	Physics
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Cadmium English spectroscopy English shell model English deformation English
Date of oral exam:	23 August 2019
Referee:	Name Academic Title Jolie, Jan Prof. Dr. Dewald, Alfred Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/9999