Exploration of Nuclear-Structure Effects on Averaged Decay Quantities in the Quasicontinuum

In this work, the decay behavior of dipole strength of ⁹⁶Mo and ¹⁵⁰Nd after excitation with high-energy photons was investigated. For this purpose, multiple experiments at the γ³ setup and clover array setup at the High-Intensity γ-ray Source (HIγS) at Duke University and at the Darmstadt High-Intensity Photon Setup (DHIPS) of the superconducting Darmstadt electron linear accelerator (S-DALINAC) at Technische Universität Darmstadt were performed. For the ¹⁵⁰Nd experiment at HIγS, the laser-Compton backscattering photon beam was operated in a new high-resolution mode, with an energy resolution of ΔE/E ≈ 2 %. The high energy resolution allowed, for the first time, the spectral separation of different decay components into the ground state band for a heavy deformed nucleus. Between 4 MeV and 7 MeV, an almost constant average branching ratio of 0.481(71) between the decay to the 2⁺₁ state and the ground state was observed. By introducing an internal fluctuation ratio s, the statistical distribution of partial transition widths was deduced. The observations are consistent with χ²-distributed transition widths with degree of freedom ν = 1.82(10), and inconsistent with the Porter-Thomas distribution ν = 1. Additionally, in combination with the DHIPS experiment, properties of individual states and the photon-scattering cross section were determined. For the ⁹⁶Mo experiment, utilizing γγ-coincidence measurements in combination with a linearly polarized quasi-monochromatic photon beam, the photon strength functions (PSFs) were determined that are built on top of excited 2⁺ states, which were then combined into a single downward PSF. The general shape and slope of the determined PSF agree very well with experiments using complementary probes, however, it is much smoother and exhibits fewer fluctuations in comparison to the literature values. This deviation indicates a possible violation of the Brink-Axel hypothesis for the studied energy range.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Zerfallsverhalten der Dipolstärke von ⁹⁶Mo und ¹⁵⁰Nd infolge von Anregung mittels hochenergetischer Photonen untersucht. Hierzu wurden mehrere Experimente am γ³-Aufbau sowie Clover-Array-Aufbau an der High-Intensity γ-ray Source (HIγS) an der Duke University sowie am Darmstadt High-Intensity Photon Setup (DHIPS) des supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleunigers (S-DALINAC) an der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt. Für das ¹⁵⁰Nd Experiment an HIγS wurde der Laser-Compton-rückgestreute Strahl in einem weiterentwickelten hochauflösenden Modus mit einer Energieauflösung von ΔE/E ≈ 2 % betrieben. Durch diese hohe Energieauflösung ist erstmals die spektrale Unterscheidung verschiedener Zerfallskomponenten in die Grundzustandsbande für einen schweren deformierten Kern möglich. Zwischen 4 MeV und 7 MeV wird ein nahezu konstantes mittleres Verzweigungsverhältnis von 0.481(17) beobachtet. Es wird das interne Fluktuationsverhältnis eingeführt, das von der statistischen Verteilung der partiellen Übergangsbreiten abhängt. Die Beobachtungen sind konsistent mit χ²-verteilten Übergangsbreiten mit Freiheitsgrad ν = 1.82(10) und passen nicht zur Porter-Thomas-Verteilung ν = 1. Des Weiteren wurden in Kombination mit dem DHIPS-Epxeriment die Eigenschaften einzelner Zustände sowie der Photonenstreuwirkungsquerschnitt bis zur maximalen Strahlenergie unterhalb der Neutronenseparationsenergie bestimmt. Für das ⁹⁶Mo-Experiment wurden mittels γγ-Koinzidenzmessungen in Kombination mit einem linear polarisierten quasi-monochromatischen Photonenstrahl Photonenstärkefunktionen (PSFs) gemessen, die auf angeregten 2⁺-Zuständen aufgebaut sind, und zu einer abregenden PSF kombiniert. Die Form und Steigung der bestimmten PSF stimmen gut mit Experimenten mit komplementären Sonden überein, im Vergleich zur Literatur ist der Verlauf allerdings deutlich glatter, mit weniger Fluktuationen. Dies deutet auf eine Verletzung der Brink-Axel Hypothese für den untersuchten Energiebereich hin.