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Complete dipole response in 208Pb from high-resolution polarized proton scattering at 0°.

Poltoratska, Iryna :
Complete dipole response in 208Pb from high-resolution polarized proton scattering at 0°.
bis500-Digitaldruck, Ilmenau, Deutschland
[Ph.D. Thesis], (2011)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Complete dipole response in 208Pb from high-resolution polarized proton scattering at 0°.
Language: English
Abstract:

At the Research Center for Nuclear Physics, Osaka, Japan, the 208Pb(p,p´) reaction was measured at Ep=295 MeV and scattering angles Θlab= 0° - 10°. A high energy resolution of the order of ΔE/E ≈ 8x10^-5 was achieved, corresponding to ΔE=25-30 keV (FWHM).

Cross sections were extracted by a multipole decomposition analysis of the angular distributions. Dominant contributions at very forward angles originate from E1 excitation due to Coulomb projectile-target interaction and spin M1 transitions caused by the spin-isospin part of the proton-nucleus interaction. A separation of these contributions was performed with two independent methods, viz. a multipole decomposition of the angular distributions and utilizing polarization transfer observables. Excellent agreement between both techniques is achieved within errors bars.

The B(E1) strength distribution was extracted in the energy range between 5 and 20 MeV. Below the neutron separation energy (Sn = 7.367 MeV) it shows excellent agreement with available (γ,γ´) data and in the region of the giant dipole resonance with photoabsorption experiments. The shape of the angular distributions indicates a structural change of E1 strength below and above 8.2 MeV. The centroid energy and summed B(E1) strength of the PDR are extracted and amount to Ec=7.43(2) MeV and ΣB(E1)=1.54(16) e2fm2, respectively. Previously unobserved strength is found in the region above neutron threshold up to 8.2 MeV.

The deduced E1 polarizability in the energy range from 5 to 19 MeV is αD = 18.7(13)fm3/e2. Averaging over all available data a highly precise value of αD = 18.9(5) fm3/e2 can be extracted. As the strong correlations predicted by microscopical models, this puts important constraints on the neutron skin thickness in 208Pb and the density dependence of the symmetry energy.

The fine structure of the giant dipole resonance was analyzed with wavelet methods. Characteristic scales at E=100 keV, 340 keV, 520 keV, 1 MeV, and 2.1 MeV can be found. A comparison with microscopic calculations including the coupling to 2p-2h states suggests Landau damping as the dominant mechanism contributing to the decay width.

Level densities of 1- states were extracted with a fluctuation analysis in the giant dipole resonance region. All phenomenological and microscopic models fail to describe the level densities in 208Pb, except for a version of the back-shifted Fermi gas model allowing for additional phenomenological parameters in local mass regions.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Am Research Center for Nuclear Physics, Osaka, Japan, wurde die inelastische Streuung polarisierter Protonen am Kern 208Pb bei einer Energie von Ep=295 MeV und Streuwinkeln von Θlab= 0° - 10° untersucht. Hierbei wurde eine Energieauflösung der Größenordnung ΔE/E ≈ 8x10^-5, was einer Halbwertsbreite von ΔE=25-30 keV entspricht, erreicht. Die dominierenden Beiträge zum Wirkungsquerschnitt unter extremen Vorwärtswinkeln stammen von E1 Übergängen, angeregt durch die Coulomb-Wechselwirkung, sowie Spin M1 Anregungen, resultierend aus dem Spin-Isospin Anteil der Proton-Nukleon-Wechselwirkung. Eine Trennung dieser Anteile mit zwei unabhängigen Methoden durch eine Multipolanalyse der Winkelverteilungen und die Messung der Polarisationstranferobservablen DSS und DLL führt zu konsistenten Resultaten innerhalb der experimentellen Fehler. Die Extrahierung der B(E1)-Stärkeverteilung im Energiebereich zwischen 5 und 20 MeV zeigt eine sehr gute Übereinstimmung mit vorhandenen Daten aus (γ,γ´) Experimenten unterhalb der Neutronenseparationsschwelle und Photoabsorptionexperimenten im Energiebereich der Dipolriesenresonanz. Die Winkelverteilungen deuten auf eine unterschiedliche Struktur der E1-Übergänge unter- und oberhalb von 8.2 MeV hin. Die Schwerpunktsenergie und die summierte B(E1)-Stärke der Pygmydipolresonanz wurden zu Ec=7.43(2) MeV bzw. ΣB(E1)=1.54(16) e2fm2 bestimmt. Oberhalb der Neutronenschwelle (Sn = 7.367 MeV) wurde bislang unbeobachtete Stärke bis zu einer Energie von 8.2 MeV gefunden. Außerdem konnte im Energiebereich von 5 bis 19 MeV die E1 Polarisierbarkeit zu αD = 18.7(13)fm3/e2 bestimmt werden. Eine Mittelung über alle vorhandenen Daten liefert einen sehr präzisen Wert αD = 18.9(5) fm3/e2. Aufgrund der starken Korrelation in mikroskopischen Modellen liefert dies eine wichtige Einschränkung der Dicke der Neutronenhaut in 208Pb und der Dichteabhängigkeit der Symmetrieenergie. Die Feinstruktur der Dipolriesenresonanz wurde mittels Wavelet-Methoden analysiert. Es konnten charakteristische Skalen bei Energien von 100 keV, 340 keV, 520 keV, 1 MeV und 2.1 MeV gefunden werden. Ein Vergleich mit mikroskopischen Modell-rechnungen, die eine Kopplung von Zweiteilchen-Zweiloch-Zuständen beinhalten, lassen auf einen Anteil von Landau-Dämpfung an der Breite schließen. Mit Hilfe einer Fluktuationsanalyse wurde die Niveaudichte der 1- Zustände im Energiebereich der Dipolriesenresonanz bestimmt. Alle phänomenologischen und mikroskopischen Modelle scheitern an der Beschreibung der Niveaudichte in 208Pb mit Ausnahme einer Version des back-shifted Fermigas-Modells, das zusätzliche phänomenologische Parameter in lokalen Massenregionen zulässt.German
Place of Publication: Ilmenau, Deutschland
Publisher: bis500-Digitaldruck
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: Fachbereich Physik > Kernphysik
Date Deposited: 26 Aug 2011 08:18
Last Modified: 07 Dec 2012 12:00
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-26719
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: von Neumann-Cosel, Prof. Dr. Peter and Wambach, Prof. Dr. Jochen
Refereed: 4 May 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2671
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