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Excitation strengths and transition radii differences of one-phonon quadrupole excitations from electron scattering on 92,94Zr and 94Mo

Scheikh Obeid, Abdulrahman :
Excitation strengths and transition radii differences of one-phonon quadrupole excitations from electron scattering on 92,94Zr and 94Mo.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Excitation strengths and transition radii differences of one-phonon quadrupole excitations from electron scattering on 92,94Zr and 94Mo
Language: English
Abstract:

In the framework of this thesis electron scattering experiments on low-energy excitations of 92Zr and 94Zr were performed at the S-DALINAC in a momentum transfer range q = 0.3 − 0.6 fm^−1. The nature of one-phonon symmetric and mixed-symmetric 2+ and 3− states of 92Zr was investigated by comparison with predictions of the quasi-particle phonon model (QPM). Theoretical (e, e′) cross sections have been calculated within the distorted wave Born approximation(DWBA) to account for Coulomb distortion effects. The reduced strengths of the one-quadrupole phonon states and the one-octupole phonon state have been extracted. The similarity of the momentum-transfer dependence of the form factors between the 2+ states supports the one-phonon nature of the 2+2 state of 92Zr. A new method based on the Plane Wave Born Approximation (PWBA) for a model-independent determination of the ratio of the E2 transition strengths of fully symmetric (FSS) and mixed-symmetry (MSS) one-phonon excitations of heavy vibrational nuclei is introduced. Due to the sensitivity of electron scattering to charge distributions, the charge transition-radii difference can be determined. The basic assumptions (independence from the ratio of Coulomb corrections and from absolute values of transition radii) are tested within the Tassie model, which makes no specific assumptions about the structure of the states other than collectivity. It is shown that a PWBA analysis of the form factors, which usually fails for heavy nuclei, can nevertheless be applied in a relative analysis. This is a new promising approach to determine the ground state transition strength of the 2+ MSS of vibrational nuclei with a precision limited only by the experimental information about the B(E2; 2+1 → 0+1) strength. The PWBA approach furthermore provides information about differences of the proton transition radii of the respective states, containing independent information about the mixed-symmetry character of 2+ states and the sign change of leading valence shell components between FSS and MSS. For 92Zr, the proton transition radii difference of the 2+1 and 2+2 states agree with zero within about 0.5 fm, consistent with predictions of a sign change of the leading neutron component in the wave function of the mixed-symmetry 2+2 state, while the leading proton components remain unchanged. The extracted B(E2) strength of the transition of the 2+ 2 state of 94Zr using the new method is smaller than the B(E2) value of the 2+1 state in contrast to a previous but in agreement with a recent (n,n′γ) experiment. The transition radii difference in 94Zr is −0.24(34) fm compatible with zero. Additional data available on 94Mo were analyzed showing that the momentum transfer dependence of Coulomb corrections leads to a difference of more than 10% between the lowest and the highest measured momentum transfer. If corrected by the Tassie model, a transition radii difference R = −0.13(5) fm differing from zero is found. This can be interpreted as a sign of an increase of the leading proton two-quasiparticle component in the wave function of the mixedsymmetry 2+ state. The B(E2) ratio for 94Mo, 0.193(1), differs from literature, 0.138(2).

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Im Rahmen dieser Arbeit werden Elektronenstreuexperimente an Anregungen in 92Zr und 94Zr bei niedriger Energie in einem Impulsübertragsbereich q =0.3 − 0.6 fm^−1 am S-DALINAC durchgeführt. Die Natur der Einphononsymmetrischen und-gemischtsymmetrischen 2+ Zustände in 92Zr wurde durch einen Vergleich mit Vorhersagen des Quasiteilchen-Phonon Modells (QPM) untersucht. Theoretische (e, e′)Wirkungsquerschnitte wurden im Rahmen der Bornschen Nährung für verzerrte Wellen berechnet, um den Effekt der Coulombwechselwirkung zu berücksichtigen. Die reduzierten B(E2) Übergangsstärken der Einphonon-Quadrupolzustände des Einphonon-Oktupolzustandes wurden extrahiert. Die Ähnlichkeit der Impulsübertragsabhängigkeit der Formfaktoren der 2+ Zustände bestätigt die Einphonon-Struktur des 2+2 Zustandes in 92Zr. Eine neueMethode basierend auf der Bornschen Nährung f¨ur ebeneWellen (PWBA) für eine modellunabhängige Bestimmung des Verhältnisses der E2 Übergangsstärken der symmetrischen (FSS) und gemischtsymmetrischen (MSS) Einphonon-Anregungen in schweren Vibrationskernen wurde entwickelt. Wegen der Empfindlichkeit der Elektronenstreuung auf Ladungsverteilungen, kann die Differenz der beiden Zustände bestimmt werden. Die Grundannahmen (Unabhängigkeit von dem Verh¨altnis der Coulombkorrekturen und von den absoluten Werten der Radien) wurde im Rahmen des Tassie-Modell getestet, das keine spezifischen Annahmen über die Struktur der Zustände außer der Forderung von Kollektivität des Übergangs macht. Es wird gezeigt, dass eine PWBA Analyse der Formfaktoren, die in der Regel für schwere Kerne nicht haltbar ist, in einer relativen Analyse möglich ist. Dies ist ein neuer viel versprechender Ansatz, um die Grundzustandsübergangsstärke für 2+ MSS in Vibrationskernen mit einer Genauigkeit zu bestimmen, die nur von den experimentellen Informationen über die B(E2; 2+1 → 0+1) Stärke begrenzt ist. Der PWBA Ansatz liefert weiterhin Informationen über die Protonübergangsradiendifferenz der jeweiligen Zustände und damit unabhängige Informationen über den gemischtsymmetrischen Charakter von 2+-Zuständen und die Vorzeichenwechsel der dominanten Valenzschalenkomponenten zwischen FSS und MSS. Für 92Zr ist die Protonenübergangsradiendifferenz im Rahmen eines Fehlers von etwa 0.5 fm mit Null verträglich. Dies ist in Übereinstimmung mit Vorhersagen, dass in diesem Fall die Neutronenkomponente einen Vorzeichenwechsel zeigt. Die extrahierte B(E2) Stärke des Übergangs in den 2+2 Zustand in 94Zr ist kleiner als der B(E2) Wert des 2+1 Zustandes im Gegensatz zu einer früheren, aber in Übereinstimmung mit einem neuen (n,n′γ) Experiment. Die Übergangsradiendifferenz in 94Zr von −0.24(34) fm ist mit Null verträglich. Eine Analyse von zusätzlich verfügbaren Daten in 94Mo zeigt, dass die Impulsübertragsabh ängigkeit der Coulombkorrekturen zu einem Unterschied von mehr als 10% zwischen dem niedrigsten und dem höchsten gemessenen Impulsübertrag führt. Wenn dies mit Hilfe des Tassie-Modells korrigiert wird, erhält man einen von Null verschiedenen Wert der Übergangsradiendifferenz R = −0.13(5) fm. Dies kann als Zeichen einer größeren Amplitude der führenden Proton-Zweiquasiteilchenkomponente in der Wellenfunktion des gemischtsymmetrischen 2+ Zustandes interpretiert werden. Das B(E2)-Verhältnis für 94Mo, 0.193(1), unterscheidet sich von dem Literaturwert, 0.138(2).German
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: mixed-symmetry stats, electron scattering, transtion radius, transition strength
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 05 Department of Physics
05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
Date Deposited: 01 Apr 2014 09:56
Last Modified: 01 Apr 2014 09:56
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-37742
Referees: Pietralla, Prof. Dr Norbert and von Neumann-Cosel, Prof. Dr Peter
Refereed: 19 June 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3774
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