K-kertaisesti kiellettyjen uniikkien β-siirtymien faasiavaruusintegraalit

Abstract

Tässä tutkimuksessa perehdytään K-kertaisesti kiellettyjen uniikkien beetasiirtymien faasiavaruusintegraaleihin. K-kertaisesti kielletyt uniikit beetasiirtymät ovat beetahajoamisten alaryhmä, ja faasiavaruusintegraalit kuvaavat hajoamisreaktion jälkeisiä lopputiloja ja antavat muun muassa tärkeää tietoa siirtymän hajoamisvakiosta. Tutkimuksessa laskettiin numeerisesti faasiavaruusintegraalit useille tunnetuille beetasiirtymille, jotka voivat olla kaksi- tai useampikertaisesti kiellettyjä. Saatua laskentadataa analysoitiin eri näkökulmista. Tärkein näkökulma on kielletyn uniikin beetasiirtymän ja samaa beetahajoamista kuvaavan perus- eli sallitun siirtymän välinen suhde, koska tämä näkökulma antaa parhaiten tietoa K:n vaikutuksesta faasiavaruusintegraaliin. Tulokset viittaavat siihen, että siirtymillä, joiden hajoamisenergia on pieni, sallitut ovat dominoivia. Mutta hajoamisenergiaa kasvatettaessa kiellettyjen siirtymien faasiavaruusintegraalit kasvavat suuremmiksi, ja sitä voimakkaammin, mitä suurempi K on. Seuraavaksi tarkasteltiin kielletyn siirtymän faasiavaruusintegraalin suhdetta siirtymän hajoamisenergiaan, mikä antaa tietoa lopputilojen keskimääräisestä lukumäärästä. Nämä tulokset olivat hyvin samankaltaisia kuin edellisessä näkökulmassa. Hajoamisenergian kasvaessa suhdelukukin kasvaa, ja kasvu on sitä nopeampaa, mitä suurempi K on. Kolmas näkökulma oli vertailla beeta+-siirtymien ja elektronisieppausten faasiavaruusintegraalien välisiä suhteita. Koska nämä kaksi beetasiirtymän lajia voivat tapahtua yhtäaikaa, niiden faasiavaruusintegraalit lasketaan aina yhteen. Aikaisemmin on tiedetty, että hajoamisenergia ja atomin järjestysluku vaikuttavat näiden kahden lajin väliseen suhteeseen. Tämän tutkimuksen perusteella kuitenkin myös kiellettyyden asteella näyttäisi olevan vaikutusta. Korkeampi K vaikuttaisi suosivan elektronisieppauksia. Lopuksi vertailtiin faasiavaruusintegraaleja, joissa on otettu huomioon ytimen elektronipilven aiheuttama varjostus niihin faasiavaruusintegraaleihin, joissa sitä ei ole huomioitu. Tulokset eivät eronneet toisistaan merkittävästi, eikä kiellettyyden aste näyttäisi vaikuttavan niihin mitenkään.

Phase space integrals of the K:th forbidden unique beta translations.

A topic of this thesis was phase space integrals of K:th forbidden unique beta transitions. K:th forbidden unique beta transitions are a subgroup of the beta decays and phase space integrals depict the final states after a decay and for example give important knowledge about a decay constant of a transition. The phase space integrals for many known beta decays having a two or more times forbidden unique transition was calculated numerically in this thesis. The calculation data was then analyzed through various ways. The most important point of view is a ratio of the phase space integrals between a forbidden transition and an allowed transition of the same decay. That ratio gives most information about how the degree of K affects the phase space integral. According to the results in the transitions with small decay energy the allowed ones were dominating. But when the energy grows the phase space integrals of the forbidden transitions become larger and the increase is the faster the bigger the K is. The next point of view is the ratio between the phase space integral of the forbidden beta decay and the decay energy which gives information about the average number of the final states in transition. These results were similar to the previous point of view. When the decay energy increases the ratio increases too and the bigger is K the faster is the increasing. The third point of view was to compare the ratio between the phase space integrals of beta+ decays and electron captures. Because these two types of beta decays can occur simultaneously theirs phase space integrals always sum up. It is already known that decay energy and the atomic number of the nuclear influence the ratio between these two types. According to this thesis, however, also the degree of the forbiddenness seems to have an influence. Higher degree of K seems to prefer electron captures. Finally phase space integrals without taking into account the screening effect of the electron cloud was compared to those with taking into account. The results didn’t have a significant difference nor the degree of K would seem to have any influence to that.