Kern- und Teilchenphysik

Kapitel 11

Kernzustände

Schalenmodell – Einfache Vorhersagen 2

Beispiele:

214120Ca

204121Sc

509141Nb

519140Zr

2

7j

2

7j

2

9j

2

5j

82147

65Tb

2

1j

203515P

2

1j

193920Ca

2

3j

Gefüllte Schale +1 Gefüllte Orbitale +1

Gefüllte Schale -1

g-Faktoren

ungepaarte Protonen ungepaarte Neutronen

Schmidt-Linien

Transfer am Q3D Spektrographen

Ablenkung im Magneten(aus Heyde)

208Pb(3He,d)209Bi

(aus Casten)

Einteilchenzustände in Theorie und Experiment

1/2 -

5/2 -3/2 -

13/2 +

7/2 -

9/2 -

207Pb

9/2 +

11/2 +

5/2 +15/2 -

1/2 +

7/2 +5/2 +

209Pb

Transfer-Reaktion – 90Zr(d,p)91Zr

Angeregte Zuständein91Zr

1,20

6

1,47

12,04

41,

885

0 L=0L=2

L=4

L=5

Struktur von 91Zr

Vergleich des gemessenen und des theoretischen Wirkungsquerschnitts

theod

dS

d

d

exp

Spektroskopischer Faktor

Die -Wechselwirkung – Exaktes Verhalten 3

2+ Energien in den Sn Isotopen

N=54 N=76

(aus Casten)

Systematik der 2+ Energien

(aus Heyde)

Quadrupoldeformation

Kern- und Teilchenphysik

Kapitel 11

Kernzustände

Schalenmodellzustände

1/2 -

5/2 -3/2 -

13/2 +

7/2 -

207Pb9/2 +

11/2 +

5/2 +15/2 -

1/2 +

209Pb

Elektr.& magn. Dipolstrahler

Ep

||

E

Auswahlregeln für -Zerfall

fi

fi

1)1(

)1(

für (Eℓ)-Strahlung

für (Mℓ)-Strahlung

Winkelverteilung

cos14

1

cos14

1

22

111

210

PZ

PZ

Messung der Gamma-Polarisation P

oo

oo

WW

WWP

90,0,

90,0,

oooo

oooo

d

dW

d

dWN

d

dW

d

dWN

90,90,0,0,

0,90,90,0,

||

Zählraten für Streuung senkrecht und parallel zur Emissionsebene.

PEQNN

NNA

||

||

Q: Polarisations-Sensitivität Compton Streuung bevorzugt Streuung in Ebene senkrecht zum E-Vektor!

Compton-Polarimetrie

A()

Relevante Multipolaritäten

Hieraus folgt:• Jede höhere Multipolordnung wir mit 10-4 unterdrückt

• In Atomen (Unterdrückung mit 10-6 ) führt dies dazu, dass es fast ausschließlich Dipolstrahlung bei Hüllenübergängen gibt.

• Im Kern dominieren niedrige Multipole wobei auch ℓ = 2 meistens noch konkurrieren kann und auch ℓ =3,4 vorkommen können (jedoch selten)

2122 1

)(

r

ErET

fmMeVE 6005,0 fmAr 6125

Weisskopf-Abschätzung

222

2

1

2

1

4012,

IntegralWinkel

fifi

eJJJJEB

T1/2 für Weisskopf-Abschätzung

Evidenz für Kollektivität

(aus Heyde)

Riesenresonanz

Kohärente Anregung

Giant Resonances

IsovectorIsoscalar

Monopole (GMR)

Dipole(GDR)

Quadrupole (GQR) B

erm

an

an

d F

ulz

, R

ev.

Mod

. P

hys.

47

(19

75

) 47

208Pb

120Sn

65Cu

Photo-neutron cross sections

Electric giant resonances

Mögliche kohärente Anregungen

GDR in deformierten Kernen

Oberflächenparameterisierung

YRtR 10

(aus Ring & Schuck)

Beispiel für Vibrationskern: 118Cd

|1

|0

|2

|3

(aus Casten)

Es sindAnharmonizitätenVorhanden !!

Systematik der Cd Isotope

(aus Casten)

Oktupoloszillationen

B(E3)= 34 W.u.

Es gibt mehrere Orbitale unterhalb der Fermienergie bei Z=82, N=126 mit L=3 Partnern oberhalb der Fermienergie

Relevanter Operator: Y3

Vorhersagen für Kerndeformation

Möller et al.

Kernformen

03 γ0,β :triaxial

0 γ0,β :oblat

0 γ0,β :prolat

sin2

1

cos

22

0

aa

a

Rotationsspektren

Anregungsschema eines deformierten Kerns

Trägheitsmoment von Kernen

Trägheitmoment von Kernen liegt zwischen den betrachteten Extremen

Grund:Paarung produziert superfluide Phase

Reale Kerne

2220. 5

2 rigidflowirr AMR

Trägheitsmoment eines wirbelfreine flüssigen Rotationsellipsoiden

Trägheitsmoment eines starren Rotationsellipsoiden

0R

RR kurzlang

31

5

2 20

AMRrigid

Superdeformation

perfekter Quantenrotor - Superdeformation

E2 192Hg

Konstante Differenz der Gammaenergien ist ein Hinweis auf Rotation!

200 300 400 500 600 700

Energie (keV)

Schalenmodelanregungen und Rotation

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Energie (keV)

Isospin

• Proton und Neutron sind Zustände des Isospinoperators

3̂,ˆ tt

NZtZNTA

k

k 2

1ˆ,ˆ1

)(33

Isospin eines Kerns mit N,Z

2

13̂ t

2

13̂ t

Isospin im Zwei-Nukleonen-System

1,0,1

1

3

T

T S= 0 0 0

0

0

3

T

T S= 1 Tz-1 0 1

E

Isospin-Triplett

Evolution von Kernstruktur