Universität zu Köln

Jessen, Karsten (2003). Gamma-Spektroskopie von Rotationsbanden in den N=Z Kernen 48Cr und 46V. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Selbstkonjugierte Kerne stellen ein aktuelles Forschungsgebiet in der Kernstrukturphysik dar, da an ihnen sensitive Tests der Isospinsymmetrie moeglich sind. Solche Kerne in der Massenregion um A=50 sind seit wenigen Jahren Schwerpunkt der Forschungstaetigkeiten am Institut fuer Kernphysik der Universitaet zu Koeln. Als Teil dieser systematischen Gamma-spektroskopischen Untersuchungen mittelschwerer N=Z Kerne wurden die Kernstrukturen von 48Cr und 46V erforscht. Diese beiden Kerne liegen in der Mitte zwischen den magischen Zahlen 20 und 28 und sind somit nahe dem Grundzustand wohldeformiert. Rotationsbanden unnatuerlicher Paritaet existieren sowohl in 48Cr als auch 46V. In dieser Arbeit wird besonders auf das Zerfallsverhalten angeregter Kernzustaende dieser Banden eingegangen. Zustaende niedrigen Spins im doppelt geraden Kern 48Cr wurden mit der Reaktion 46-Ti(3He,n) untersucht. Dazu wurden zwei Experimente am FN Tandem-Beschleuniger der Universitaet zu Koeln durchgefuehrt. Die erste Messung erfolgte mit dem Osiris-6 Wuerfelspektrometer bei einer Strahlenergie von 9 MeV, um Gamma-Gamma-Koinzidenzen und Gamma-Gamma-Winkelkorrelationen zu bestimmen. In einem weiteren Experiment wurde das Miniball-Spektrometer verwendet, um eine Anregungsfunktion in Gamma-Gamma-Koinzidenz zu vermessen bei Strahlenergien von 7 bis 12 MeV. Die Konstruktion des Termschemas von 48Cr zeigte 17 angeregte Zustaende, von denen neun erstmalig Gamma-spektroskopisch beobachtet wurden. Neue Spinzuordnungen wurden getroffen, und aufgrund eines gemessenen Multipolmischungsverhaeltnis wurde der non-yrast Bande negative Paritaet zugeordnet. Abseits von der Grundzustandsbande wurden keine Zustaende oberhalb von 3.4 MeV beobachtet. Schliesslich wurde eine Schalenmodellrechnung durchgefueht, um einen Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen anzugeben. Im doppelt ungeraden Kern 46V wurden Lebensdauern im Pikosekundenbereich mit dem Koelner Koinzidenzplunger unter Anwendung der Recoil Distance Doppler-Shift Methode bestimmt. Das Experiment erfolgte mit dem Euroball IV Spektrometer am Vivitron-Beschleuniger des IReS, Strassburg mit der Reaktion 24Mg(28Si,alpha pn) bei 110 MeV Strahlenergie. Mit der Differential Decay Curve Methode wurden Gamma-Gamma-Koinzidenzdaten analysiert, um die Lebensdauern von vier Zustaenden in der K=0- Bande zu ermitteln. Die bestimmten Uebergangswahrscheinlichkeiten fuer 46V ermoeglichten den Vergleich von isospin-erlaubten und -verbotenen E1 Uebergaengen. Insbesondere das ungewoehnliche Zerfallsverhalten des 2-,T=0 Zustandes wurde geklaert. Darueber hinaus werden die B(E2) Werte innerhalb der K=0- Bande mit den Ergebnissen einer kuerzlich veroeffentlichten Schalenmodellrechnung verglichen.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language The investigation of self-conjugate nuclei is a topic of current interest in nuclear structure physics, as they allow a sensitive testing of the isospin symmetry of the nuclear forces. Such nuclei in the A=50 mass region have been the subjects of recent studies at the Institute for Nuclear Physics at the University of Cologne. As a part of these systematic low-spin gamma-spectroscopic works on medium mass self-conjugate nuclei, the N=Z nuclei 48Cr and 46V have been investigated. Both of these nuclei are placed mid-shell between the magic numbers 20 and 28 in the nuclear chart, and thus are well deformed. Rotational bands of unnatural parity are to be found in 48Cr and 46V. This work has been focussed on the decay properties of nuclear states in these bands. Low spin states in the even-even nucleus 48Cr were investigated twice using the 46Ti(3He,n) reaction at the FN tandem accelerator of the University of Cologne. The first experiment was performed with the Osiris-6 cube gamma-ray spectrometer and carried out at 9 MeV beam energy to measure gamma-gamma-coincidences and gamma-gamma-angular correlations. In another experiment the Miniball spectrometer was used for the measurement of an excitation function from 7 to 12 MeV beam energy in gamma-gamma-coincidence mode. The construction of the level scheme of 48Cr resulted in 17 excited states, nine observed for the first time by means of gamma-ray spectroscopy. New spin assignments were made, and negative parity has been assigned to the non-yrast band, which resulted from the multipole mixing ratio of its band head decay. No excited states apart from the ground state band were observed below 3.4 MeV. For comparison the results of a shell model calculation are presented. In 46V picosecond lifetimes were determined using the recoil distance Doppler-shift technique with the Cologne plunger device coupled to the Euroball IV spectrometer. The experiment was carried out using the 24Mg(28Si,alpha pn) reaction at 110 MeV at the Strasbourg Vivitron accelerator. Subsequently the differential decay curve method in coincidence mode was employed to derive lifetimes for four excited states in the K=0- band. The resulting transition probabilities in the odd-odd nucleus 46V give a comparison of isospin-allowed and forbidden E1 transitions. Especially the unsettled decay properties of the 2-,T=0 state are clarified. Furthermore the B(E2) values within the K=0- band are compared to shell model calculations, that had recently been published. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Jessen, Karsten k.jessen@ikp.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-9837
Date:	2003
Language:	German
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, Gamma-Spektroskopie, N=Z Kerne, Rotationsbande, Gamma-Gamma-Koinzidenz German nuclear physics, gamma-spectroscopy, N=Z nuclei, rotational band, gamma-gamma-coincidence English
Date of oral exam:	15 May 2003
Referee:	Name Academic Title Brentano, Peter von Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/983