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Anregung von Dipol- und Quadrupolmoden in den stabilen Blei-Isotopen mit Photonenstreuung am S-DALINAC und die Kollektivität und Feinstruktur der Scissors Mode

Enders, Joachim :
Anregung von Dipol- und Quadrupolmoden in den stabilen Blei-Isotopen mit Photonenstreuung am S-DALINAC und die Kollektivität und Feinstruktur der Scissors Mode.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2000)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Anregung von Dipol- und Quadrupolmoden in den stabilen Blei-Isotopen mit Photonenstreuung am S-DALINAC und die Kollektivität und Feinstruktur der Scissors Mode
Language: German
Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wird die Untersuchung niedrigliegender Dipol- und elektrischer Quadrupolmoden in den stabilen Bleiisotopen 204,206,207,208Pb mit resonanter Photonenstreuung vorgestellt. Die Experimente wurden am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC unter Verwendung von zwei Euroball-Cluster-Detektoren bei einer Elektronenenergie von E0 = 6.75 MeV durchgeführt. Insgesamt konnten in 208Pb die Zerfälle von 14 angeregten Zuständen in den Grundzustand beobachtet werden, davon vier erstmals in einem Photonenstreuexperiment. Von den 41 Niveaus, deren Zerfälle in der 206Pb(gamma,gamma')-Reaktion detektiert wurden, waren im untersuchten Energiebereich bislang nur 18 bekannt. Die 45 Übergänge, die dem Isotop 204Pb zugewiesen wurden, konnten in keinem früheren Experiment nachgewiesen werden. In 207Pb wurden die Zerfälle von elf Niveaus beobachtet, die bereits aus früheren Experimenten bekannt waren. Die summierte E1-Anregungsstärke zwischen 4 MeV und der Endpunktenergie betr\"agt in 208Pb B(E1) = 944(76) x10-3 e2 fm2, in 206Pb B(E1) = 391(67) x10-3 e2 fm2 und in 204Pb B(E1) = 235(73) x10-3 e2 fm2. Dabei wurde besonders mit theoretischen Voraussagen im Quasiteilchen-Phonon-Modell (QPM) verglichen. Es zeigte sich, daß die experimentellen Resultate gut durch die Modellrechnungen reproduziert werden. Im Rahmen des QPM wird die niedrigliegende lokale E1-Stärkekonzentration nicht durch einen kollektiven Effekt, sondern durch die Interferenz von Ein- und Zweiphonon-Beiträgen hervorgerufen. Anhand der elektrischen Quadrupolstärkeverteilung in 208Pb wird die mögliche Evidenz für die Anregung einer Doppeloktupol-Vibration mit Jpi = 2+ diskutiert. Trotz der hohen Sensitivität des im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Kernresonanzfluorezenzexperiments konnten keine Kandidaten für eine derartige Anregung identifiziert werden. Auch im Vergleich mit Kandidaten aus anderen Experimenten zeigte sich im Vergleich mit QPM-Vorhersagen kein konsistentes Bild. Ferner wurde die Scissors Mode, eine 1984 in Darmstadt entdeckte niedrigliegende magnetische Dipol-Bahnmode, systematisch über einen weiten Massenbereich studiert. Dabei wurde ein Summenregelzugang verwendet, der es gestattete, Aufschluß über die kollektiven Eigenschaften der Scissors Mode zu erhalten. Eine vollständig parameterfreie Beschreibung konnte abgeleitet werden, welche die mittlere Anregungsenergie omegaM1 = 3 MeV in schweren Kernen sowie die vom Quadrat des Deformationsparameters abhängige Anregungsstärke von bis zu B(M1) = 3 µN2 in wohldeformierten Kernen beschreibt. Aus der invers energiegewichteten Summenregel konnte extrahiert werden, daß für die Beschreibung der Scissors Mode ausschließlich kollektive Größen benötigt werden, die durch die Anregungsenergie und das gyromagnetische Verhältnis des 21+ -Zustands der Grundzustandsrotationsbande, der Anregungsenergie der isovektoriellen Dipolriesenresonanz und der isoskalaren Quadrupolriesenresonanz festgelegt sind. Die Niveaus der Scissors Mode in verschiedenen deformierten Kernen wurden zu einem Daten-Ensemble kombiniert. Dieses wurde einer statistischen Analyse der Niveauabstände unterzogen. Die statistischen Verteilungen, die aus den Daten extrahiert werden konnten, zeigen sich konsistent mit dem Poissonschen Verhalten unkorrelierter Zustände. Dieses überraschende Resultat deutet im Vergleich zu Ergebnissen von Untersuchungen zum Quantenchaos auf eine zugrundeliegende reguläre Dynamik des Anregungsmechanismus hin, die mit der Kollektivität der Mode verknüpft ist.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Within this thesis the investigation of low-lying dipole and electric quadrupole modes in the stable lead isotopes 204,206,207,208Pb by resonant photon scattering is presented. The experiments were carried out at the superconducting Darmstadt electron linear accelerator S-DALINAC utilizing two Euroball-Cluster detectors at an electron energy of E0 = 6.75 MeV. In total, the decays of 14 excited states into the ground state could be detected for the case of 208Pb, four of them for the first time in a photon scattering experiment. Out of the 41 levels, whose decays were detected in the 206Pb(gamma,gamma') reaction, only 18 were known before. The 45 transitions attributed to the isotope 204Pb were not observed in preceding experiments. In 207Pb the decays of eleven states were detected which were known from previous photon scattering work. The summed E1 excitation strength between 4 MeV and the endpoint energy amounts to B(E1) = 944(76) x10-3 e2 fm2 in 208Pb, B(E1) = 391(67) x10-3 e2 fm2 in 206Pb, and to B(E1) = 235(73) x10-3 e2 fm2 in 204Pb. The results were compared especially with predictions from the quasiparticle-phonon model (QPM). It turned out that the experimental results are well reproduced by the model calculations. Within the QPM the low-lying local E1 strength concentration is not based on a collective effect but rather on the interference between one- and two-phonon contributrions to the wave functions. From the electric quadrupole strength distribution in 208Pb the possible evidence for the excitation of a two-octupole vibration with Jpi = 2+ is discussed. Notwithstanding the high sensitivity of the nuclear resonance fluorescence experiment presented here, no candidate for such a mode could be identified. Furthermore, from the comparison between candidates suggested by other spectroscopic investigations and the QPM predictions no consistent picture emerges, either. The scissors mode, a low-lying orbital magnetic dipole mode discovered in Darmstadt in 1984, was studied over a wide mass range as well. A sum-rule approach was used aiming at the study of the collective properties of the scissors mode. An entirely parameter-free description was deduced which is capable of reproducing the mean excitation energy omegaM1 = 3 MeV in heavy nuclei as well as the dependence of the excitation strength on the square of the deformation parameter (the strength amounts to up to B(M1) = 3 µN2 in well-deformed nuclei). From the inverse energy-weighted sum rule it was extracted that for the description of the scissors mode only collective quantities are needed. These quantities are given by the excitation energy and the g-factor of the 21+ state of the ground state rotational band and by the excitation energies of the isovector giant dipole resonance as well as the isoscalar giant quadrupole resonance. The levels of the scissors in various deformed nuclei were combined to form a nuclear data ensemble. This ensemble was analyzed with respect to its level spacing distribution. The probability distributions extracted from this procedure are consistent with the Poissonian behaviour of uncorrelated levels. This surprising result indicates that the excitation mechanism exhibits regular dynamics which is related to the collectivity of the mode.English
Uncontrolled Keywords: Scherenmode, Phänomenologisches Modell, Summenregel
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Scherenmode, Phänomenologisches Modell, SummenregelGerman
scissors mode, pygmy resonanceEnglish
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:20
Last Modified: 07 Dec 2012 11:46
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000035
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-357
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Richter, Professor Achim and Zilges, Professor Andreas
Advisors: Richter, Professor Achim
Refereed: 31 January 2000
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/35
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