Oktupolideformaation vaikutus sähköisiin ja magneettisiin dipolisiirtymävoimakkuuksiin sekä fotoabsorbtiovaikutusalaan

Abstract

Reflection-symmetry breaking octupole-deformed pear-like nuclear shape is an extraordinary collective property of the atomic nucleus, realized in rather limited areas of the nuclear chart. In turn, the electromagnetic response of the nucleus at the higher excitation energies is well-known to be affected by collective properties, such as the shape of the nucleus. In this master's thesis, for the first time, these two aspects are connected as a survey on the impact of octupole deformation on electric and magnetic dipole transition strengths as well as on the photoabsorption cross section, primarily focusing on the giant dipole resonance energy region. Research focuses on the actinide region of the nuclear chart concerning octupole deformed even-even isotopes of Th, U, Pu, and Cm with mass numbers between A = 222–230 and A= 288–290. The research is conducted using existing computational programs operating in the framework of Skyrme-HFB theory to determine the ground state properties of the studied isotopes. Based on the ground state solutions, nuclear electromagnetic dipole responses are examined in the framework of linear response theory using the well-established FAM-QRPA method. Octupole deformation is found to have little or no impact on E1 transition strengths and photoabsorption cross sections. Computed M1 transition strengths indicate octupole deformation having an impact on the magnetic transition strengths, especially in the spin-flip resonance region. As a side result, it is found that allowing the nucleus to have an octupole-deformed ground state may significantly decrease or flatten an artificial-seeming peak at the higher end of the giant dipole resonance region related to electric dipole transitions, apparently caused by features related to used SkM* Skyrme parametrization.

Peiliheijastussymmetrian rikkova, päärynän muotoa muistuttava oktupolideformaatio on poikkeuksellinen, varsin rajatuilla ydinkartan alueilla esiintyvä ytimen kollektiivinen ominaisuus. Toisaalla, ytimen suurempien viritysenergioiden sähkömagneettisen vasteen tiedetään riippuvan ytimen kollektiivisista ominaisuuksista, kuten muodosta. Tässä pro gradu -tutkielmassa nämä kaksi asiaa yhdistetään ensimmäistä kertaa toisiinsa selvittämällä oktupolideformaation vaikutusta sähköisiin ja magneettisiin dipolisiirtymävoimakkuuksiin sekä jättidipoliresonanssialueen fotoabsorbtiovaikutusaloihin. Tutkimus keskittyy aktinoidialueen perustilassaan oktupolideformoituneiksi arvioituihin parillisparillisiin Th, U, Pu ja Cm -isotooppeihin massalukualueilla A = 222–230 ja A = 288–290. Teen tutkimuksen laskennallisesti käyttäen olemassa olevaa Skyrme-HFB-viitekehyksen mukaista laskentaohjelmaa, jolla määritän ytimien perustilat. Määrittämieni perustilojen pohjalta selvitän ytimien sähkömagneettista vastetta lineaarisen vasteen mukaisella vakiintuneella FAM-QRPA-menetelmällä. Oktupolideformaatiolla ei tutkimuksessa kertyneiden tulosten perusteella ole vaikutusta tai vaikutus on pieni E1-siirtymävoimakkuuksiin ja niiden mukaisiin fotoabsorbtiovaikutusaloihin. Laskettujen M1-siirtymävoimakkuuksien perusteella oktupolideformaatiolla on vaikutusta magneettisiin siirtymävoimakkuuksiin erityisesti spin-kääntöresonanssien energia-alueella. Sivutuloksena tutkimuksessa huomattaan, että mahdollistamalla laskuissa ytimelle oktupolideformoitunut perustila pienenee tai tasoittuu E1-siirtymissä jättidipoliresonanssialueen suuremmilla energioilla havaittava, ylimääräiseksi tulkittava erityisesti SkM* -Skyrme-parametrisointeihin liittyvä sähköinen siirtymävoimakkuus- ja vaikutusalapiikki.