Universität zu Köln

Thomas, Tim (2014). Robustness of O(5)/Spin(5)Quantum Numbers in the Interacting Boson (Fermion) Model in Selected Molybdenum and Gold Isotopes. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

The nuclear structure of medium and heavy nuclei represent a huge challenge for theories dealing with nucleon-nucleon interactions. The large number and the complexity of nucleon-nucleon interactions make the description of nuclei far away from closed shells rather difficult. In order to understand the structure of such nuclei, symmetry considerations leading to a reduction of the model space play a major role. In this work the even-even molybdenum isotopes 96Mo and 98Mo and the oddeven gold isotopes 193Au and 195Au were investigated with special regard to the goodness of the O(5) and Spin(5) quantum numbers. Therefore, four inbeam experiments have been performed at the tandem accelerator facilities in Cologne (IKP) and in New Haven (WNSL). The investigation of 96Mo and 98Mo revealed that these nuclei exhibit complex nuclear structures associated with shape coexistence. Based on microscopic considerations the calculations of 98Mo in the framework of the Interacting Boson Model 2 showed a strong mixing of a U(5)-like normal configuration and an O(6)-like intruder configuration. This is experimentally confirmed by quadrupole moments, and the beta deformation of the first excited 2+ states. The successful calculation of 98Mo was extended to 96Mo. The comparison of calculations with single configuration and configuration mixing indicated that the nuclear structure of 96Mo can be understood in terms of shape coexistence. The neutron-proton degree of freedom of the IBFM-2 allowed to understand the mixed symmetry states in the vicinity of configuration mixing and offered a crucial test for the goodness of the O(5) quantum number. In the framework of the Interacting Boson Fermion Model 193Au and 195Au were investigated to test the goodness of the Spin(5) quantum numbers induced by the Bose-Fermi symmetry. The obtained data of the low spin states in 193;195Au fits well to the overall smooth evolution of level energies and transition strengths in the odd-even gold isotopes. This allows to use a simple fourparameter expression based on the eigenfunction of the Bose-Fermi symmetry to describe more than 54 states confirming the conservation of the Spin(5) quantum number.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Die Beschreibung der Kernstruktur von mittelschweren bis schweren Atomkernen stellt eine große Herausforderung an theoretische Modelle dar. Die große Anzahl und die Komplexität von Nukleon-Nukleon Wechselwirkungen macht insbesondere die Beschreibung von Atomkernen fernab von Schalenabschlüssen sehr schwierig. Um dennoch Aussagen über die Struktur solcher Kerne machen zu können spielen Symmetrieüberlegungen, die zu Verkleinerung des Modellraums führen, eine wichtige Rolle. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die gerade-gerade Molybdän Isotope 96Mo und 98Mo, sowie die ungerade-gerade Gold Isotope 193Au und 195Au in Hinblick auf die Erhaltung ihrer O(5) und Spin(5) Quantenzahlen untersucht. Insgesamt wurden dafür vier Experimente an den Tandembeschleunigern der kernpysikalischen Institute in Köln und New Haven durchgefürt. Die Untersuchung von 96Mo und 98Mo zeigte Signaturen, die mit shape coexistence in Verbindung gebracht werden. Basierend auf mikroskopischen Modellen wurden Berechnungen im Rahmen des Interacting Boson Model 2 durchgeführt, die eine starke Mischung einer vibrationell ähnlichen Konfiguration und einer -instabil ähnlichen Konfiguration ergaben. Dies wurde experimentell durch die Quadrupolmomente und beta-Deformationen der tiefliegenden 2+ Zustände bestätigt. Aufgrund der guten Übereinstimmung wurde das verwendete IBM-2 Modell auf den Nachbarkern 96Mo angewendet. Hierbei wurden sowohl Rechnungen mit einer Konfiguration, als auch mit Konfigurationsmischungen durchgeführt. Der Vergleich dieser Rechnungen könnte darauf hinweisen, dass zum Verständnis dieses Kerns shape coexistence notwendig ist. Desweiteren erlauben die Proton-Neutron Freiheitsgrade das Phänomen der gemischt symmetrischen Zustände zu untersuchen. Wegen der strengen O(5) Auswahlregeln, die mit Übergängen dieser Zustände verbunden sind, konnte die Erhaltung der O(5) Quantenzahlen überprüft werden. Die ungerade-gerade Gold Isotope 193Au und 195Au wurden auf Erhaltung der Spin(5) Quantenzahlen, hervorgerufen durch die Bose-Fermi Symmetrie, untersucht. Insgesamt zeigen die angeregten Zustände und Übergangsstärken einen gleichmäßigen Verlauf, in den sich die Ergebnisse der Experimente gut einfügen. Unter Verwendung der Eigenfunktion der Bose-Fermi Symmetrie lässt sich der Verlauf durch lediglich vier Parameter darstellen. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Thomas, Tim tim.thomas@ikp.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
Corporate Creators:	Institut für Kernphysik
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-56416
Date:	2014
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 Kernphysik, Kernstrukturphysik, Interacting Boson Model, Interacting Boson Fermion Model, Molybdän, Gold, O(5) Quantenzahlen, Spin(5) Quantenzahlen German nuclear physics, nuclear structure physics, Interacting Boson Model, Interacting Boson Fermion Model, molybdenum, gold, O(5) quantum numbers, Spin(5) quantum numbers English
Date of oral exam:	27 May 2014
Referee:	Name Academic Title Jolie, Jan Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5641