kern- und teilchenphysik kapitel 11 kernzustände
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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