Feasibility study of g factor measurements in exotic nuclei using fission reactions

Ilie, Gabriela Elena (2008). Feasibility study of g factor measurements in exotic nuclei using fission reactions. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

The g-factors of microsecond isomers in neutron-rich nuclei produced in fission reactions were investigated at the FRagment Separator (FRS) at GSI and at the Lohengrin mass separator at the ILL reactor, Grenoble. The mass separators were used in both cases to select and identify unambiguously the recoiling fission fragments. The time-dependent perturbed angular distribution (TDPAD) method was applied in combination with the ion-gamma correlation technique to measure the g-factors of isomeric levels in 126Sn (I=7-, T1/2=5.9(8)us) and 127Sn (I=19/2+, T1/2=4.5(3)us) produced in relativistic fission at GSI and 98Y (I=4-, T1/2=8.0(2)us) and 136Xe (I=6+, T1/2=2.95(9)us) produced in a thermal-neutron-induced fission reaction at ILL. In all four investigated nuclei the half-lives determined for the isomeric levels of interest from the present data sets were found to be in good agreement with the values reported in literature. However, in order to apply the TDPAD technique to extract the g-factors of isomeric states, spin-alignment is very important. Unfortunately, no spin-alignment was observed for the states of interest in 98Y (I=4-) and 136Xe (I=6+) produced in a thermal-neutron-induced fission at ILL. This can be explained by the fact that in such a reaction the spin-alignment produced initially was lost during the transportation and separation process through the recoil mass separator. Thus, a determination of the g-factors for the isomeric levels of interest was not possible in this case. The measurement performed at GSI constitutes the first experimental observation of spin-alignment in a relativistic fission reaction. This allowed the measurement of the g-factors for the isomeric 7- and 19/2+ states in the neutron-rich nuclei 126Sn and 127Sn, respectively. A good agreement was obtained between the experimental values, g_exp(7-;126Sn)=-0.097(3) and |g_exp|(19/2+;127Sn)=0.163(10), and those calculated in the framework of shell-model, confirming the proposed n (h^-1_11/2 d^-1_3/2)]7- and [(5-x nh^-1_11/2)]19/2+ quasiparticle configurations, respectively, for the two isomers investigated in the present work.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Untersuchung der Durchfuehrbarkeit von g-Faktor Messungen in exotischen Kernen unter Verwendung von Spaltreaktionen	German

Translated abstract:

Abstract

Language

g-Faktoren von durch Spaltungs-Reaktionen erzeugten Mikrosekunden-Isomeren wurden am FRagment Seperator (FRS) der GSI und am Lohengrin Massen-Separator am ILL Reaktor, Grenoble untersucht. In beiden Faellen wurden die Massen-Separatoren benutzt um die identifizierten rueckstossenden Spalt-Fragmente zu selektieren. Die zeitabhaengige gestoerte Winkelverteilungs-Methode (TDPAD) in Kombination mit der Ionen-Gamma Korrelations-Technik wurden angewendet um die g-Faktoren von Isomeren Zustaenden in den Kernen 126Sn (I=7-,T1/2=5.9(8)us) und 127Sn (I=19/2+,T1/2=4.5(3)us), produziert durch relativistische Spaltung an der GSI, und 98Y(I=4-,T1/2=8.0(2)us) und 136Xe(I=6+,T1/2=2.95(9)us), produziert durch eine Spaltung mit thermischen Neutronen am ILL, zu bestimmen. In allen vier untersuchten Kernen stimmten die gemessenen Halbwertszeiten fuer die interessierenden isomeren Zustaende gut mit den Literaturwerten ueberein. Um aber nun die TDPAD Methode zur Bestimmung der g-Faktoren anwenden zu koennen spielt die Ausrichtung (alignment) der Spins eine wesent-liche Rolle. Leider konnte kein Spin-alignment fuer die isomeren Zustaende in 98Y (I=4-) und 136Xe (I=6+), produziert durch Spaltung mit thermischen Neutronen am ILL, beobachtet werden. Dies kann dadurch erklaert werden, dass in solchen Reaktionen das urspruenglich vorhandene Spin-alignment durch den Prozess der Weiterleitung und Selektion durch den Massen-Separator verloren geht. Somit war eine Bestimmung der g-Faktoren fuer die interessierenden isomeren Zustaende nicht moeglich. In der an der GSI durchgefuehrten Messung konnte erstmalig ein Spin-alignment in einer Spaltungs-Reaktion bei relativistischen Energien experimentell nach-gewiesen werden. Dies ermoeglichte die Messung der g-Faktoren fuer die isomeren Zustaende 7- und 19/2+ in den neutronenreichen Kernen 126Sn und 127Sn. Es wurde eine gute Uebereinstimmung der experimentellen Werte g_exp(7-;126Sn)=-0.097(3) und |g_exp|(19/2+;127Sn)=0.163(10) mit den theoretischen Resultaten im Rahmen des Schalenmodells gefunden, was die vorausgesagte n (h^-1_11/2 d^-1_3/2)]7- und [(5-x nh^-1_11/2)]19/2+ Quasiteilchen-Konfiguration fuer die beiden in dieser Arbeit untersuchten Isomere bestaetigt.

German

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