Nuclear structure at the neutron emission threshold and below explored via beta-decays of 82,83Ga and 86As.
The work presented in this Ph.D. thesis focuses on the β-decay studies of
neutron-rich nuclei around the N=50 shell closure, with a particular interest in the
population of high energy states around the neutron emission threshold. What is
the structure of these states, are they Pygmy Dipole States (PDR), and how does
beta-decay connect to PDR states are some of the questions that motivated this
study. The research was conducted through two complementary experiments. The
first was performed at the ALTO facility (Accélérateur Linéaire et Tandem d’Orsay)
and aimed at studying β-delayed gamma spectroscopy of 82,83Ge using PARIS
(Photon Array for studies with Radioactive Ion and Stable beams) scintillators and
HPGe detectors. The second experiment, aiming at the study of β-delayed gamma
spectroscopy of 86Se, was carried out at the Ion Guide Isotope Separator On-Line
(IGISOL) facility of the JYFL Accelerator Laboratory at the University of Jyväskylä.
For the latter experiment, the JYFLTRAP Penning trap was used to provide pure
samples of 86As and the β-delayed gamma spectroscopy was performed with
high-resolution germanium detectors.
A detailed analysis of the two experiments is presented. The level schemes of
the β-decay daughters, 82Ge (N=50), 83Ge (N=51), and 86Se (N=52), were updated,
and more than 80 new γ-ray transitions were observed. γ-ray transitions with
energies higher than the neutron separation energy were detected for the first
time in 82Ge. In addition, new gamma-ray transitions following the beta-delayed
neutron emission were observed in both 81Ge and 85Se. The half-lives of 82,83Ga
and 86As were measured as well as the neutron emission probabilities, Pn, of both
83Ga and 86As.
The high-energy states populated in the β-decay of 82Ga lie in a region where
PDR is expected to appear. QRPA and pnQRPA calculations have been performed
for the electric dipole B(E1) and Gamow-Teller strength B(GT) distributions for
82Ge. Calculated B(E1) strength distributions show a low-lying dipole strength
compatible with PDR. The composition of the calculated PDR states can be accessed
in terms of quasi-particle (qp) excitations and neutron and proton transition
densities. Comparing the experimental and calculated B(E1) and B(GT) distributions
and keeping in mind that β-decay can only connect with final states through
particular selection rules, this work discusses the structure of states populated
by beta-decay lying at high energy around the neutron separation energy that
connect directly to the ground or the 2+ state in 82Ge and their eventual dipole
character.
...
Tässä väitöskirjassa keskitytään neutronirikkaiden, lähellä neutronikuorta
N = 50 olevien ydinten beetahajoamisten tutkimukseen. Erityisenä kiinnostuksen
kohteena ovat beetahajoamisen syöttämät korkean viritysenergian tilat lähellä
neutronin sidosenergiaa. Tutkimuksessa pyrittiin ymmärtämään, mikä on näiden
tilojen rakenne, ovatko ne pygmidipoliresonanssi (PDR) -tiloja, ja kuinka beetahajoaminen
kytkeytyy näihin PDR-tiloihin. Tutkimus koostui kahdesta toisiaan
täydentävästä tieteellisestä kokeesta. Ensimmäinen koe suoritettiin ALTO (Accélérateur
Linéaire et Tandem d’Orsay) -kiihdytinlaboratoriossa. Kokeessa tutkittiin
beetaviivästettyä gammaspektroskopiaa käyttäen 82,83Ge -ydinten rakennetta hyödyntäen
PARIS (Photon Array for studies with Radioactive Ion and Stable beams)
-tuikeilmaisinjärjestelmää sekä germaniumilmaisimia. Toinen koe suoritettiin Jyväskylän
yliopiston kiihdytinlaboratorion IGISOL (Ion Guide Isotope Separator
On-Line) -laitteistolla ja siinä tutkittiin 86Se-ytimen rakennetta beetaviivästetyllä
gammaspektroskopialla käyttäen korkean resoluution germaniumilmaisimia ja
JYFLTRAP -Penningin loukun toimittamaa puhtaasti 86As+ -ioneista koostuvaa
suihkua.
Kokeissa kerätyn aineiston analyysi käydään yksityiskohtaisesti lävitse. Tutkittujen
beetahajoamisten tytärydinten, 82Ge (N = 50), 83Ge (N = 51), ja 86Se
(N = 52), energiatasokaaviot päivitettiin lisäämällä niihin yhteensä yli 80 mittauksissa
havaittua uutta gammasiirtymää. 82Ge-ytimessä havaittiin ensimmäistä
kertaa gammasiirtymiä energiatasoilta, jotka ovat neutronin sidosenergian yläpuolella.
82Ga-ytimen beetahajoamisen syöttämät korkean viritysenergian tilat
82Ge-tytärytimessä sijaitsevat alueella, jossa PDR-tilojen odotetaan olevan. Tämän
tutkimiseksi QRPA- ja pnQRPA- menetelmillä laskettiin sähköisen dipolisiirtymän
voimakkuuden B(E1) sekä Gamow-Teller -siirtymän voimakkuuden B(GT)
jakautumista 82Ge-ytimessä. B(E1)-jakauman voimakkuus erityisesti matalahkon
energian alueella sopisi yhteen PDR:n kanssa. Uusia beetaviivästettyä neutroniemissiota
seuraavia gammasiirtymiä havaittiin sekä 81Ge- että 85Se-ytimissä.
82,83Ga- ja 86As-ydinten puoliintumisajat määritettiin samoin kuin beetaviivästetyn
neutroniemission todennäköisyydet (Pn) 83Ga- ja 86As-ytimille. Tulosten
merkitystä pohditaan niin ydinrakenteen kuin astrofysikaalisen r-prosessin kannalta.
...
Publisher
Jyväskylän yliopistoISBN
978-951-39-9534-8ISSN Search the Publication Forum
2489-9003Metadata
Show full item recordCollections
- JYU Dissertations [836]
- Väitöskirjat [3543]
License
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
First Exploration of Neutron Shell Structure below Lead and beyond N=126
Tang, T. L.; Kay, B. P.; Hoffman, C. R.; Schiffer, J. P.; Sharp, D. K.; Gaffney, L. P.; Freeman, S. J.; Mumpower, M. R.; Arokiaraj, A.; Baader, E. F.; Butler, P. A.; Catford, W. N.; de Angelis, G.; Flavigny, F.; Gott, M. D.; Gregor, E. T.; Konki, J.; Labiche, M.; Lazarus, I. H.; MacGregor, P. T.; Martel, I.; Page, R. D.; Podolyák, Zs.; Poleshchuk, O.; Raabe, R.; Recchia, F.; Smith, J. F.; Szwec, S. V.; Yang, J. (American Physical Society, 2020)The nuclei below lead but with more than 126 neutrons are crucial to an understanding of the astrophysical r process in producing nuclei heavier than A∼190. Despite their importance, the structure and properties of these ... -
First determination of β-delayed multiple neutron emission beyond A = 100 through direct neutron measurement : The P2n value of 136Sb
Caballero-Folch, R.; Dillmann, I.; Agramunt, J.; Taín, J. L.; Algora, A.; Äystö, Juha; Calviño, F.; Canete, Laetitia; Cortès, G.; Domingo-Pardo, C.; Eronen, Tommi; Ganioglu, E.; Gelletly, W.; Gorelov, Dmitry; Guadilla, V.; Hakala, Jani; Jokinen, Ari; Kankainen, Anu; Kolhinen, Veli; Koponen, Jukka; Marta, M.; Mendoza, E.; Montaner-Pizá, A.; Moore, Iain; Nobs, C. R.; Orrigo, S. E. A.; Penttilä, Heikki; Pohjalainen, Ilkka; Reinikainen, Juuso; Riego, A.; Rinta-Antila, Sami; Rubio, B.; Salvador-Castiñeira, P.; Simutkin, Vasily; Tarifeño-Saldivia, A.; Tolosa-Delgado, A.; Voss, Annika (American Physical Society, 2018)Background: β-delayed multiple neutron emission has been observed for some nuclei with A≤100, being the Rb100 the heaviest β2n emitter measured to date. So far, only 25P2n values have been determined for the ≈300 nuclei ... -
First candidates for γ vibrational bands built on the [505]11/2− neutron orbital in odd-A Dy isotopes
Majola, S. N. T.; Sithole, M. A.; Mdletshe, L.; Hartley, D.; Timár, J.; Nyakó, B. M.; Allmond, J. M.; Bark, R. A.; Beausang, C.; Bianco, L.; Bucher, T. D.; Bvumbi, S. P.; Carpenter, M. P.; Chiara, C. J.; Cooper, N.; Cullen, D. M.; Curien, D.; Dinoko, T. S.; Gall, B. J. P.; Garrett, P. E.; Greenlees, P. T.; Hirvonen, J.; Jakobsson, U.; Jones, P. M.; Julin, R.; Juutinen, S.; Ketelhut, S.; Kheswa, B. V.; Kondev, F. G.; Korichi, A.; Kulp, W. D.; Lauritsen, T.; Lawrie, E. A.; Makhathini, L.; Masiteng, P. L.; Maqabuka, B.; McCutchan, E. A.; Miller, D.; Miller, S.; Minkova, A.; Msebi, L.; Mthembu, S. H.; Ndayishimye, J.; Nieminen, P.; Ngcobo, P. Z.; Ntshangase, S. S.; Orce, J. N.; Peura, P.; Rahkila, P.; Redon, N.; Riedinger, L. L.; Riley, M. A.; Roux, D. G.; Ruotsalainen, P.; Piot, J.; Saren, J.; Sharpey-Schafer, J. F.; Scholey, C.; Shirinda, O.; Simpson, J.; Sorri, J.; Stefanescu, I.; Stolze, S.; Uusitalo, J.; Wang, X.; Werner, V.; Wood, J. L.; Yu, C.-H.; Zhu, S.; Zimba, G. (American Physical Society, 2020)Rotational structures have been measured using the Jurogam II and GAMMASPHERE arrays at low spin following the 155Gd(α,2n)157Dy and 148Nd(12C,5n)155Dy reactions at 25 and 65 MeV, respectively. We report high-K bands, which ... -
Words and thresholds : an exploration of writing process and practice
Hamilton, Fiona (Department of Music, Art and Culture Studies, 2014) -
A spectroscopic study of low-lying states in neutron-deficient astatine and francium nuclei
Jakobsson, Ulrika (University of Jyväskylä, 2013)