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Employing γ-ray Tracking as an Event-discrimination Technique for γ-spectroscopy with AGATA

Napiralla, Philipp (2019):
Employing γ-ray Tracking as an Event-discrimination Technique for γ-spectroscopy with AGATA.
Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.25534/tuprints-00009673,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Employing γ-ray Tracking as an Event-discrimination Technique for γ-spectroscopy with AGATA
Language: English
Abstract:

This doctoral thesis focuses on the utilization of γ-ray tracking for the distinction between different scenarios, such as various possible incident γ-ray energies or different points of their origin. Such scenarios arose in an experimental benchmark test of the so-called Coulex-multipolarimetry, as well as in a first simulation-based approach to potential competitive double γ-decay experiments with the Advanced GAmma Tracking Array AGATA. The first benchmark of the Coulex-multipolarimetry was performed during the PreSPEC campaign at the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in 2014 to identify the potential πp3/2 → πp1/2 spin-flip transition in the neutron- rich 85Br via measurement of the E2/M1 multipole mixing ratio δ. The achieved performance of said first benchmark test is presented using standard methods of γ-spectroscopy as well as γ-ray tracking and derived methods. The competitive double γ decay, measured for the first time in 137Ba in 2015 via LaBr3(Ce) detectors, is a potential source for new information about nuclear structure. Since angular and energy correlations between the emitted γ rays are one of the main sources of said information, AGATA with its high angular and energy resolution appears to be predestined for this task. Due to its comparatively small time resolution capabilities, a successful distinction between single and double γ-decay events, however, has to fully rely on γ-ray tracking techniques. Whether such measurements of the double γ decay with AGATA are feasible is verified in this work based on simulations. Novel insights into γ-ray tracking which arose during the analysis resulted in the development of a novel γ-ray tracking algorithm, called ExpTrack , based on experimentally achieved Compton-scattering angles. This new approach is also presented in this work.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Im Rahmen dieser Doktorarbeit soll die Anwendung von γ-ray tracking für die Unterscheidung verschiedener Szenarien, die bei der Emission von γ Strahlung auftreten, beschrieben werden. Beispiele hierfür sind die Identifikation der Quellposition, beziehungsweise die Energie der gemessenen γ Strahlung. Die genannten Szenarien traten beim ersten Benchmark-Test der Coulex-Multipolarimetrie Methode sowie bei der Analyse potentieller Experimente des kompetitiven doppelten γ Zerfalls mit dem Advanced GAmma Tracking Array AGATA auf. Der erste Benchmark-Test der Coulex-Multipolarimetrie Methode wurde im Jahr 2014 im Rahmen der PreSPEC Kampagne am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung durchgeführt. Ziel war die Identifikation des potentiellen einteilchen πp3/2 → πp1/2 Spin-flip Übergangs des neutronenreichen 85Br mittels der Bestimmung des E2/M1 Multipolmischungsverhältnisses δ. Die erreichbare Performance des Experiments basierend auf üblichen γ-spektroskopischen Methoden als auch auf γ-ray tracking und davon abgeleiteten Methoden wird präsentiert. Der kompetitive doppelte γ Zerfall, der erstmals in 137Ba im Jahr 2015 mit Hilfe von LaBr3(Ce) Detektoren nachgewiesen werden konnte, kann weitere Einblicke in die Struktur verschiedenster Kerne ermöglichen. Da viele dieser potentiellen Informationen in der Winkel- sowie Energiekorrelation der emittierten γ Strahlen enthalten sind, scheint AGATA prädestiniert für diese Aufgabe zu sein. Aufgrund der vergleichsweise niedrigen Zeitauflösung von AGATAs Germaniumdetektoren sind erfolgreiche Experimente des doppelten γ-Zerfalls mit AGATA vollständig auf γ-ray tracking Methoden angewiesen. Ob solche Experimente realisierbar mit AGATA sind, wird in dieser Arbeit verifiziert. Die im Rahmen der Analyse gewonnenen Erkenntnisse über das γ-ray tracking resultierten in einem neuen Ansatz für das γ-ray tracking basierend auf experimentellen Daten, benannt ExpTrack, welcher im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt wird.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
Date Deposited: 17 Dec 2019 12:05
Last Modified: 17 Dec 2019 12:05
DOI: 10.25534/tuprints-00009673
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-96737
Referees: Pietralla, Prof. Dr. Norbert and Egger, Prof. Dr. Herbert
Refereed: 9 December 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/9673
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