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Inelastic scattering of Ni and Zn isotopes off a proton target

Cortes Sua, Martha Liliana (2016):
Inelastic scattering of Ni and Zn isotopes off a proton target.
Darmstadt, Technische Universität Darmstadt,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Inelastic scattering of Ni and Zn isotopes off a proton target
Language: English

Inelastic proton scattering of 70,72,74Ni and 76,78,80Zn was performed at the RIBF facility of the RIKEN Nishina Center, Japan, as part of the first SEASTAR campaign. Radioactive isotopes were produced by the in-flight fission of a beam of 238U ions incident on a 3 mm thick Beryllium target. After production, neutron-rich radioactive isotopes were selected and identified on an event-by-event basis using the BigRIPS separator. Selected isotopes of interest were focused onto the liquid hydrogen target of the MINOS device and gamma-rays from inelastic (p, p') reactions were detected with the DALI2 array, consisting of 186 NaI crystals. Outgoing beam-like particles were identified using the ZeroDegree spectrometer. Gamma-rays produced in the reaction were Doppler corrected and the first 2+ and 4+ states in all the isotopes were identified. Detailed data analysis was performed including the implementation of algorithms that discriminate events where more than one particle was present. Using detailed Geant4 simulations, exclusive cross-sections for inelastic proton scattering were obtained. Deformation lengths were deduced from the experimental cross-sections using the coupled-channel calculation code ECIS-97. The deformations lengths of 72,74Ni and 76,80Zn were found to be fairly constant at a value of 0.8(2) fm, suggesting similar vibrational amplitudes, while the isomeric presence in the secondary beams of 70Ni and 78Zn allowed only lower limits for those two isotopes. By combining the deformation lengths with the known B(E2; 0+ -> 2+) values, the neutron-to-proton matrix element ratios, Mn/Mp, were obtained. A clear indication of the closed proton shell in the 72,74Ni could be observed, as Mn/Mp > N/Z, indicating an increased contribution of the neutrons to the vibrational amplitude. For the case of 76,80Zn, Mn/Mp < N/Z, indicating an open proton shell.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Inelastische Streuung von 70,72,74Ni und 76,78,80Zn an einem Protonen-Target wurde am RIBF des RIKEN Nishina Centers, Japan, im Rahmen der ersten SEASTAR-Kampagne durchgeführt. Radioaktive Isotope wurden mittels In- Strahl-Spaltung eines 238U-Strahls in einem Be-Target hergestellt. Die neutronenreichen radioaktiven Isotope wurden mit dem BigRIPS-Separator ausgewählt und auf Event-by-Event-Basis identifiziert. Die ausgewählten Isotope wurden auf das mit flüssigem Wasserstoff gefüllten MINOS-Target fokussiert und die Gamma-Strahlen wurden nach inelastischer (p, p')-Streuung mit dem DALI2-Spektrometer detektiert, das aus 186 NaI-Kristallen bestand. Gestreute Teilchen wurden mit dem ZeroDegre-Spektrometer identifiziert. Durch die Reaktionen auftretende Gamma-Strahlen wurden Doppler-korrigiert und die ersten angeregten 2+ und 4+ -Zustände in allen Isotopen identifiziert. Eine detaillierte Daten-Analyse wurde durchgeführt, die die Implementierung von Algorithmen beinhaltete, die Ereignisse herausfilterten,bei der mehr als ein Teilchen in den Detektoren nachgewiesen wurde. Mithilfe detaillierter GEANT4-Simulationen wurden die exklusiven Wirkungsquerschnitte für inelastische Streuung bestimmt. Deformationslängen wurden aus den experimentellen Wirkungsquerschnitten durch gekoppelte-Kanäle-Rechnungen des ECIS97-Codes bestimmt.Die Deformationslängen von 72,74Ni und 76,80Zn erweisen sich als relativ konstant bei 0.8(2) fm, was auf ̈ahnliche Vibrations-Amplituden schließen läßt, während die Präasenz von isomeren Zuständen in 70Ni und 78Zn nur die Bestimmung eines Minimalwertes zuließ. Durch die Kombination der Deformationslängen mit den bekannten B(E2; 0+ -> 2+)-Werten konnten die Verhältnisse der Neutron-zu-Proton-Matrixelemente, Mn/Mp, bestimmt werden. Einen klaren Hinweis der geschlossenen Protonenschale in 72,74Ni lieferte die Tatsache, dass Mn/Mp > N/Z, was auf eine höheren Anteil der Neutronen zur Vibrationsamplituden schließen lässt. Für 76,80Zn war Mn/Mp < N/Z, was auf eine offene Protonenschale schließen l ässt.

Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: Nuclear physics, gamma-ray spectroscopy, proton inelastic scattering
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 05 Department of Physics
05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics
05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics > Experimentelle Kernphysik
05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics > Experimentelle Kernphysik > Experimentelle Kernstrukturphysik, Radioaktive Ionenstrahlen
Date Deposited: 04 Aug 2016 07:28
Last Modified: 09 Jul 2020 01:23
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-55953
Referees: Norbert, Prof. Dr. Pietralla ; Thomas, Prof. Dr. Aumann ; Gabriel, Prof. Dr. Martinez-Pinedo ; Thomas, Prof. Dr. Walther
Date of oral examination: 18 July 2016
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/5595
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