Litzinger, Julia Maria

Kölner UniversitätsPublikationsServer

AbstractThe determination of transition probabilities from level lifetimes of excited nuclearstates is of great interest for nuclear structure physics as those give an direct insightto the inner structure of the atomic nucleus. The recoil distance Doppler-shift(RDDS) method is a reliable technique to measure level lifetimes in the picosecondsrange. This work addresses the measurement of reduced transition probabilitiesfrom level lifetimes of low and intermediate-spin yrast and non-yrast excitations inselenium isotopes on and around the neutron shell-closure at N = 50 within a RDDSexperiment.The experiment was performed at the Instituto Nazionale di Fisica Nucleare, Lab-oratori Nazionali di Legnaro, Italy. The Cologne plunger device for deep inelasticscattering was used for the RDDS technique, coupled to the PRISMA magneticspectrometer for an event-by-event particle identiﬁcation and combined with theAGATA demonstrator array for the γ-ray detection and tracking. 80,83,84,86Se nucleiwere produced via neutron-transfer reactions from a 82Se beam, 82Se nuclei weremainly excited via multiple-step Coulomb excitation. Summarized, 38 level life-times, eﬀective lifetimes or lifetime limits in 80,82,83,84,86Se were determined, 36 forthe ﬁrst time. During the experiment, three target-to-degrader distances were mea-sured. Absolute target-to-degrader distances were determined by analyzing lowesttransitions with well-known level lifetimes in 82Se. Statistics were insuﬃcient foran analysis using γγ-coincidence spectra, therefore an analysis in γ-ray singles wasperformed, taking the level feeding of each excited state into account. In order toclean the γ-ray spectra, to improve the peak-to-background ratio, to cross-checkthe lifetime analysis and to better estimate eﬀects caused by unnoticed side-feeding,diﬀerent gates on the total kinetic energy loss of the recoiling nuclei were investi-gated. In several cases due to a lack of statistics the analysis of γ-ray transitionsin the γ-ray spectra of the speciﬁc target-to-degrader distances was not possible.Therefore, a lifetime analysis of RDDS data using statistics of the summed γ-rayspectra of diﬀerent target-to-degrader distances was introduced.The experimental results for nuclei up to N = 50 were mainly discussed based onlarge-scale shell-model calculations, using 56Ni as an inert core and the 1f5/2, 2p3/2,2p1/2, 1g9/2 valence orbitals both for protons and neutrons. Further theoreticalapproaches were considered and compared for selected nuclei. In several cases the1investigation of the excited states wave functions yielded a deeper understanding ofthe nuclear structure. In particular, the importance of the νg9/2 and pip1/2 orbitalsfor speciﬁc transitions in 80,82Se and 83,84Se, respectively, was discussed.The experimental results of the N = 52 nucleus 86Se are described successfully inthe framework of shell-model calculations with 78Ni as an inert core and the 1f5/2,2p3/2, 2p1/2, 1g9/2 valence space for protons and the 2d5/2, 3s1/2, 2d3/2, 1g7/2, 1h11/2valence space for neutrons.ZusammenfassungDie Bestimmung von Übergangswahrscheinlichkeiten aus Niveaulebensdauern an-geregter Kernzustände ist von hohem Interesse für die Kernstrukturforschung, dadiese einen direkten Einblick in die innere Struktur des Atomkerns bieten. Die re-coil distance Doppler-shift (RDDS) Methode ist eine erprobe Messtechnik zur Bes-timmung von Niveaulebensdauern im Picosekunden Bereich. Diese Arbeit befasstsich mit der Messung reduzierter Übergangsstärken aus Niveaulebensdauern vonniedrig- und mittelspin yrast und nicht-yrast Zuständen von Selenisotopen auf undum den Schalenabschluss für Neutronen bei N = 50 im Rahmen eines recoil distanceDoppler-shift Experimentes.Das Experiment fand am Instituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazion-ali in Legnaro, Italien statt. Es kombinierte den Plunger für tief-inelastische Streu-ung mit dem PRISMA Spektrometer für eine Teilchenidentiﬁkation sowie demAGATA Demonstrator für die γ-Teilchen Detektion und Rückverfolgung. 80,83,84,86SeKerne wurden mittels entsprechender neutronentransfer-Kanäle von einem 82Se Stra-hl populiert, 82Se wurde mittels multiple-step Coulombanregung angeregt. In Summekonnten 38 Lebensdauern, eﬀektive Lebensdauern oder Lebensdauergrenzen in80,82,83,84,86Se bestimmt werden, davon 36 zum ersten Mal.Während des Experiments wurden drei verschiedene Target-zu-Degrader-Abständegemessen. Absolutabstände zwischen Target- und Degraderfolien konnten über diegenaue Analyse von Übergängen mit bekannter Lebensdauer im Coulombanregungs-kanal 82Se bestimmt werden. Die erzielte Statistik reichte für eine Analyse in γγ-Koinzidenz nicht aus, daher wurde eine Analyse in γ-Singles unter Berücksichti-gung der Fütterung eines jeden Niveaus durchgeführt. Bedingungen auf den totalenkinetischen Energieverlust (TKEL) der Rückstoßkerne erlaubten es, die γ-Spektrenzu bereinigen, das Peak-zu-Untergrund-Verhältnis zu verbessern und die Lebens-daueranalyse in einigen Fällen anhand variierender Fütterungsverhältnisse zu über-prüfen.Partiell konnte aufgrund der sehr geringen erzielten Statistik der Multineutronen-Transferkanäle keine Analyse von Übergängen in den zugehörigen γ-Spektren fürdie einzelnen Target-zu-Degrader Abstände erfolgen. Hier wurde eine Methodikeingeführt welche es erlaubt, Lebensdauern aus RDDS Daten aufsummierter Target-3zu-Degrader Abstände zu extrahieren.Die experimentellen Ergebnisse bis N = 50 wurden im Rahmen von Schalenmo-dellrechnungen mit 56Ni als geschlossenem Kern und dem gemeinsamen 1f5/2, 2p3/2,2p1/2, 1g9/2 Protonen- und Neutronenvalenzraum diskutiert. Weitere theoretischeAnsätze wurden für einzelne Kerne zum Vergleich herangezogen. In einigen Fällentrug die Analyse der Wellenfunktionen der angeregten Kernniveaus zum tieferenVerständnis der inhärenten Kernstruktur bei. Die Rolle des νg9/2 Valenzorbitals für80,82Se und des pip1/2 Valenzorbitals für 83,84Se wurde herausgearbeitet.Experimentelle Ergebnisse für den N = 52 Kern 86Se konnten mittels Schalen-modellrechnungen mit 78Ni als geschlossenem Kern sowie einem 1f5/2, 2p3/2, 2p1/2,1g9/2 Protonenvalenzraum und einem 2d5/2, 3s1/2, 2d3/2, 1g7/2, 1h11/2 Neutronen-valenzraum sehr gut beschrieben werden.

Nuclear structure studies of neutron-rich selenium isotopes

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