//img.uscri.be/pth/3180fb09868c98ea58f8c42037c507d837b158d2

High-spin γ-ray [gamma ray] spectroscopy of _1hn1_1hn2_1hn4Ba,_1hn1_1hn2_1hn4Xe and _1hn1_1hn2_1hn 5Xe [Elektronische Ressource] / vorglegt von Ali Al-Khatib

-

Documents
137 pages
Lire
Le téléchargement nécessite un accès à la bibliothèque YouScribe
Tout savoir sur nos offres

Description

High-Spin-Ray Spectroscopyof124 124 125Ba, Xe and XeDissertationzurErlangung des Doktorgrades (Dr. rer. nat.)derMathematisch-Naturwissenschaftlichen FakultätderRheinischen Friedrich-Wilhelms-UniversitätBonnvorgelegt vonAli Al-KhatibausAl-Mabouja (Syrien)Bonn 2009Angefertigt mit Genehmigung derMathematisch–Naturwissenschaftlichen Fakultät derRheinischen Friedrich–Wilhelms–Universität Bonn1. Referent: Professor Dr. H. Hübel2. Referent: Professor Dr. K. T. BrinkmannTag der Promotion: 18.08.2009Diese Dissertation ist auf dem Hochschulschriftenserver der ULB Bonnhttp://hss.ulb.uni-bonn.de/diss_onlineelektronisch publiziertContents1 Introduction 152 Rotation of Deformed Nuclei 172.1 Deformed Nuclear Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2 Nilsson Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3 Cranking Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.4 Cranked Nilsson-Strutinsky Formalism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5 Pairing Correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.6 Comparison of Experimental Data with Theoretical Calculations . . . . . . . . . . . . . . . 242.7 Termination of Rotational Bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Generation and Detection of High-Spin States 293.

Sujets

Informations

Publié par
Ajouté le 01 janvier 2009
Nombre de lectures 48
Langue Deutsch
Signaler un abus

High-Spin-Ray Spectroscopy
of
124 124 125
Ba, Xe and Xe
Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades (Dr. rer. nat.)
der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät
der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität
Bonn
vorgelegt von
Ali Al-Khatib
aus
Al-Mabouja (Syrien)
Bonn 2009Angefertigt mit Genehmigung der
Mathematisch–Naturwissenschaftlichen Fakultät der
Rheinischen Friedrich–Wilhelms–Universität Bonn
1. Referent: Professor Dr. H. Hübel
2. Referent: Professor Dr. K. T. Brinkmann
Tag der Promotion: 18.08.2009
Diese Dissertation ist auf dem Hochschulschriftenserver der ULB Bonn
http://hss.ulb.uni-bonn.de/diss_online
elektronisch publiziertContents
1 Introduction 15
2 Rotation of Deformed Nuclei 17
2.1 Deformed Nuclear Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Nilsson Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Cranking Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4 Cranked Nilsson-Strutinsky Formalism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5 Pairing Correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6 Comparison of Experimental Data with Theoretical Calculations . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.7 Termination of Rotational Bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3 Generation and Detection of High-Spin States 29
3.1 Excitation and De-excitation Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.1 Population of High-Spin States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.2 Depopulation of States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2 Detection of Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.1 Interaction of Radiation with Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.2 Multi-Detector Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4 Data Processing 37
4.1 Pre-sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.1 Gain-Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.2 Energy and Efficiency Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.3 Doppler-Shift Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.1.4 Add-Back . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.1.5 Time Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.1.6 Data Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5 Data Analysis 41
5.1 Data Sorting: Energy Histograms and Nuclear Level Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Spin and Parity Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.2.1 Angular Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.2.2 Directional Correlation of Rays De-exciting Oriented States (DCO) . . . . . . . . 43
5.3 Determination of-Ray Intensities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.4 Linear-Polarisation Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.5 Lifetime Measurements of Excited States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.5.2 Doppler-Shift Attenuation Method (DSAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
56 CONTENTS
6 Experiments 47
6.1 Ba Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.1.1 Gammasphere Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.1.2 Euroball Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.2 Xe Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
124
7 High-Spin Spectroscopy of Ba 51
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.2 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
124
7.3 Band Structures in Ba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7.3.1 Cranked Shell Model (CSM) Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7.3.2 Nilsson Strutinisky (CNS) Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
7.3.3 Branching Ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
7.3.4 Alignments, Routhians, Dynamic Moments of Inertia and Excitation Energies . . . . 63
7.4 Configuration Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.4.1 Uncoupled Bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.4.2 Coupled Bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
124
8 High-Spin Spectroscopy of Xe 77
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
8.2 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
124
8.3 Band Structures in Xe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
8.3.1 Cranked Shell Model (CSM) Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
8.3.2 Alignments, Routhians, Dynamic Moments of Inertia and Excitation Energies . . . . 87
8.4 Configuration Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
8.4.1 Coupled bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
8.4.2 Uncoupled Bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
8.4.3 Non-Rotational Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
125
9 High-Spectroscopy of Xe 95
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
9.2 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
9.2.1 Band L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
9.2.2 Band L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
9.2.3 Band L3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
9.2.4 Band L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
9.2.5 Bands L5 and L5a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
9.2.6 Band L6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
9.2.7 F ()-Analysis for the Long Bands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
125
9.3 Band Structures in Xe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
9.3.1 Dynamic Moments of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
9.3.2 Quadrupole-Deformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
9.3.3 Cranked-Shell Model (CSM) Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
9.4 Configuration Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
9.4.1 Band L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
9.4.2 Band L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
9.4.3 Band L3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
9.4.4 Band L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.4.5 Bands L5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.4.6 Band L5a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.4.7 Band L6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107CONTENTS 7
10 Discussion 109
124 124
10.1 Positive-Parity Bands in Ba and Xe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
124 124
10.2 Negative-Parity Bands in Ba and Xe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
125
10.3 High-Spin Bands in Xe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
10.4 Band Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
11 Summary 113
A Tables 115List of Figures
2.1 Schematic illustration of a deformed nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 presentation of nuclear shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Schematic drawing of the shape with respect to the deformation parameters ( ;) 192
2.4 of an axially symmetric deformed nucleus indicating the different an-
gular momentum quantum numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5 Nilsson diagram for the proton shell 50-82 and for the neutron shell 50-82 . . . . . . . . . 20
2.6 The body-fixed and laboratory coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.7 Illustration of particle, hole and quasi-particle spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.8 Spectra of the cranking Hamiltonian as a function of rotational frequency! . . . . . . . . 24
1242.9 Routhians of the ground-state band and band 1 in Ba as a function of rotational frequency 26
1242.10 Aligned angular momentum for band 1 in Ba as a function of rotational frequency . . . 27
2.11 Schematic illustration of generating angular momentum and fully aligned termination state 27
2.12 Illustration of different types of terminating bands based on the energy cost . . . . . . . . 28
2.13 Kinematic and dynamic moments of inertia for different types of band termination . . . . 28
3.1 Schematic illustration of heavy-ion collision types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2 of the formation and the decay of a compound nucleus . . . . . . . 31
3.3 De-excitation of a compound nucleus in theI;E plane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31exc
3.4 Absorption cross section for rays in NaI(TI) as a function of energy . . . . . . . . . . . . 32
3.5 Schematic illustration of Ge detectors with Compton-suppression shields. . . . . . . . . . . 33
603.6 Comparison of Co spectra with and without Compton suppression . . . . . . . . . . . . . 33
3.7 Schematic cross section through the Euroball array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.8 The half-sphere of the Gammasphere spectrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.9 A schematic drawing of Clover and Cluster detectors and encapsulated HPGe crystal . . . 35
3.10 The half-sphere of the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.11 Double-D segmented Ge detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1 Schematic drawing of a Clover detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2 of a Cluster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.1 Example of a level scheme to demonstrate the coincidence method. . . . . . . . . . . . . . 42
5.2 Measuring DCO ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.1 The Diamant array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.2 The four-segmented target-wheel with the four targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
1247.1 The level scheme of Ba nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
1247.2 Coincidence spectrum of band 1 in Ba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1247.3 of band 2 in Ba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1247.4 spectrum of band 3 in Ba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1247.5 Coincidence spectrum of band 4 in Ba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
9