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Off-Yrast low-spin structure of deformed nuclei at mass number A≈150

Krugmann, Andreas :
Off-Yrast low-spin structure of deformed nuclei at mass number A≈150.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2014)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Off-Yrast low-spin structure of deformed nuclei at mass number A≈150
Language: English
Abstract:

The present work consists of two independent parts. The first part deals with the investigation of the 0+1 -> 0+2 transition in 150Nd with inelastic electron scattering and in the second part a proton scattering experiment for the investigation of dipole excitations is presented.

In the first part of this thesis a pioneer experiment in inelastic electron scattering is introduced. At an electron energy of 75 MeV, excitation energy spectra have been measured at the high resolution 169° spectrometer at the S-DALINAC. The aim of this investigation was the determination of the ρ²(E0;0+1 -> 0+2) transition strength in the heavy deformed nucleus 150Nd. The experimental form factor of this particular transition has been compared to a theoretical form factor that has been constructed by an effective density operator on a microscopic level with the help of the generator coordinate method. The required collective wave functions have been calculated in the Confined β-soft rotor model. In this model-dependent analysis the E0 transition strength has been determined for the first time. Furthermore the evolution of the E0 transition strength as a function of the potential stiffness has been investigated from the X(5) phase shape transitional point to the Rigid Rotor limit. It has been shown, that the E0 strength is relatively high at the shape-phase transitional point and starts to decrease with increasing stiffness and vanishes completely at the Rigid Rotor limit. Additionally the wave functions of the macroscopic collective Confined β-soft rotor model have been compared to those from a microscopic mean field Hamiltonian. Good agreement has been found.

The second part of this thesis covers a polarized-proton scattering experiment on the heavy deformed nucleus 154Sm, that has been performed at the RCNP in Osaka, Japan. Utilizing the method of polarization transfer observables, a separation of spinflip and non-spinflip parts of the cross section has been done. Here, for the first time, the Pygmy Dipole Resonance (PDR) has been identified in the heavy deformed nucleus 154Sm that appears as a double-hump structure in the E1 response. A possible interpretation of this double-hump structure in terms of a deformation splitting analogously to the Giant Dipole Resonance (GDR) has been given. In case of the spinflip cross section, a broad distribution in the excitation energy range between 6 and 12 MeV has been observed. The distribution and the extracted sum strength are in good accordance with previous experiments.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil behandelt die Untersuchung des 0+1 -> 0+2 Übergangs in 150Nd in einem Elektronenstreuexperiment und der zweite Teil beschäftigt sich mit einem Protonenstreuexperiment am 154Sm, wo Dipolanregungen studiert wurden. Im ersten Teil wird ein Pionierexperiment der Elektronenstreuung vorgestellt. Bei einer Einschussenergie von 75 MeV wurden am hochauflösenden 169° Spektrometer des S-DALINAC, Anregungsspektren bei unterschiedlichen Winkeln aufgenommen. Ziel dieser Untersuchung war die Bestimmung der ρ²(E0;0+1 -> 0+2) Übergangsstärke des schweren deformierten Kerns 150Nd. Der experimentell ermittelte Formfaktor dieses Übergangs wurde mit einem theoretischen Formfaktor verglichen, der aus einem effektiven Dichteoperator auf mikroskopischem Level mit Hilfe der Generator-Coordinate-Methode konstruiert wurde. Die kollektiven Wellenfunktionen, die dazu benötigt wurden, wurden aus dem Confined β-soft Rotor Modell entnommen. In dieser modellabhängigen Analyse wurde zum ersten mal die E0-Übergangsstärke des 0+1 -> 0+2 Übergangs in 150Nd bestimmt. Des weiteren wurde der Verlauf der E0-Übergangsstärke als Funktion der Potentialsteifigkeit auf dem Weg vom X(5) Phasenübergangspunkt zum Limit des starren Rotors untersucht. Hierbei wurde gezeigt, dass die E0 Stärke am Phasenübergangspunkt sehr hoch ist und mit steigender Potenzialsteifigkeit immer mehr abnimmt und schließlich im Grenzfall des starren Rotors verschwindet. In einer abschließenden theoretischen Betrachtung wurden die Wellenfunktionen des makroskopisch kollektiven Confined β-soft Rotor Modells mit denen aus einem mikroskopischen relativistischen Meanfield Modell verglichen und eine starke Übereinstimmung gefunden. Der zweite Teil der Arbeit behandelt ein Protonenstreuexperiment mit polarisierten Protonen am ebenfalls schweren deformierten Kern 154Sm, welches am RCNP in Osaka (Japan) durchgeführt wurde. Mittels der Methode der Polarisationstransferobservablen konnte eine Trennung des Spin-Flip Anteils und des Nicht-Spinflip Anteils vom gesamten Wirkungsquerschnitt vorgenommen werden. Im Falle der elektrischen Dipolstärke konnte zum ersten Mal die Pygmy Dipol Resonanz im schweren deformierten Kern 154Sm identifiziert werden. Eine Doppelstruktur wurde beobachtet. Als mögliche Interpretation wird eine Deformationsaufspaltung analog zur Dipol Riesenresonanz gegeben. Im Falle der magnetischen Stärke wurde eine breite Verteilung im Anregungsenergiebereich zwischen 6 und 12 MeV gefunden. Die Verteilung und auch die extrahierte Summenstärke sind in sehr guter Übereinstimmung mit vorherigen Experimenten.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 05 Department of Physics
05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
Date Deposited: 15 Dec 2014 10:50
Last Modified: 15 Dec 2014 10:50
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-42898
Referees: Pietralla, Prof. Dr. Norbert and von Neumann-Cosel, Prof. Dr. Peter
Refereed: 14 July 2014
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4289
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