Kernstrukturuntersuchungen bis zur Teilchenseparationsschwelle mit der Methode der Kernresonanzfluoreszenz

Berger, Marcel (2020):
Kernstrukturuntersuchungen bis zur Teilchenseparationsschwelle mit der Methode der Kernresonanzfluoreszenz.
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.25534/tuprints-00012852,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type:

Ph.D. Thesis

Title:

Kernstrukturuntersuchungen bis zur Teilchenseparationsschwelle mit der Methode der Kernresonanzfluoreszenz

Language:

German

Abstract:

Die Lebensdauer eines Kernzustands ist eine essenzielle Messgröße der Kernstrukturphysik und mit der Übergangswahrscheinlichkeit verknüpft. Werden diese Größen systematisch in Abhängigkeit von der Protonen- und Neutronenzahl betrachtet, so können sie Aufschluss über das Verhalten der Kernstruktur geben. In dieser Arbeit werden zwei verschiedene Experimente diskutiert.

Der Verlauf der Übergangswahrscheinlichkeit des ersten angeregten Zustands zum Grundzustand von Kernen mit gerader Anzahl an Neutronen entlang der Zinnisotopenkette ist nicht zu Gänze verstanden. Es liegen Diskrepanzen zwischen experimentellen Daten vor sowie unterschiedliche Vorhersagen theoretischer Modelle. Die Methode der Kernresonanzfluoreszenz bietet die Möglichkeit die Übergangswahrscheinlichkeit quasi modellunabhänig zu messen. Daher wird zum einen in dieser Arbeit das Zerfallsverhalten des ersten 2⁺-Zustands in ¹¹²Sn mit dieser Methode vermessen. Bei der Analyse wurden insbesondere systematische Effekte betrachtet. Es wurde die Übergangstärke des ersten angeregten Zustands von ¹¹²Sn zu B(E2; 0⁺ → 2⁺)= 0.214(11)e²b² bestimmt. Ebenfalls wurden Indizien für einen möglichen Unterschalenabschluss entlang der Zinnisotopenkette diskutiert.

Atomkerne am Quantenformphasenübergang, bei dem die Kerngestalt von einer Sphäre zu einem axial deformierten Rotor übergeht, sind zum Verständnis der

Kernstruktur wichtig. Hier ist oftmals der niedrigliegende Bereich der photonuklea- ren Antwort gut bekannt und verstanden. In dieser Arbeit wird daher zum anderen

die photonukleare Antwort von einem Atomkern am Quantenformphasenübergang, ¹⁵⁴Gd, erstmals von mittleren Energien bis zur Teilchenseparationsschwelle untersucht. Es konnten keine signifikanten Unterschiede von experimentellen Daten zum statistischen Modell beobachtet werden, wodurch eine Pygmy-Dipol-Resonanz in 154Gd nicht bestätigt werden kann.

Eine genaue Kenntnis des Photonenflusses ist ein essenzieller Bestandteil der Analyse eines Kernresonanzfluoreszenzexperiments. Daher wurde weiterhin ein Aufbau zur Überwachung des Photonenflusses am Darmstadt High Intensity Photon Setup mittels des photoneninduzierten Aufbruchs von Deuterium entwickelt. In dieser Arbeit werden sowohl der Aufbau als auch erste experimentelle Befunde und Optimierungsmöglichkeiten diskutiert.

Alternative Abstract:

Alternative Abstract

Language

The lifetimes of nuclear states are an important quantity in nuclear physics. It is closely related to the transition probability. By mapping these quantities across the nuclear chart, it is possible to determine structural changes of the nuclear shape. In this work, two different experiments will be discussed. The behavior of transition probability of the first excited state to the ground state with an even number of neutrons along the tin isotopic chain is not yet fully understood. Theoretical models as well as experimental findings differ from one another. Through the method of nuclear resonance fluorescence quasi model independent values can be extracted. This method was used to determine the transition strength of the first 2⁺ state in ¹¹²Sn. Using high purity germanium detectors, the decay of the first 2⁺ state in ¹¹²Sn was measured. In particular, systematical effects are discussed. This yields to a B(E2; 0⁺ → 2⁺)of 0.214(11)e2b2. Also a possible sub-shell-closure along the tin isotopic chain was discussed. Nuclei at the quantum phase transition, where the nuclear shape changes from a sphere to an axial deformed rotor, are important in order to understand nuclear structure. Often the low-lying states in such nuclei are experimentally well known as well as the behavioral changes of some quantities. In this work, the photo- nuclear response of a nucleus at the quantum phase transition, namely ¹⁵⁴Gd, has been extracted for the first time from intermediate energies to the particle threshold. A pygmy dipole resonance cannot be verified as the deviation of the experimental data and statistical model calculation is not significant. A precise knowledge of the photon flux is a crucial parameter for analyzing a nuclear resonance fluorescence experiment. Therefore, a new setup monitoring the photonflux at the Darmstadt High Intensity Photon Setup using the photon induced break-up of deuterium was developed. The setup as well as first experimental findings and optimization possibilities are discussed in this work.

English

Place of Publication:

Darmstadt

Classification DDC:

500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik

Divisions:

05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics > Experimentelle Kernphysik

Date Deposited:

01 Sep 2020 11:22

Last Modified:

01 Sep 2020 14:56

DOI: