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Kern- und Teilchenphysik
Kapitel 11
Kernzustände
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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
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g-Faktoren
ungepaarte Protonen ungepaarte Neutronen
Schmidt-Linien
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Transfer am Q3D Spektrographen
Ablenkung im Magneten(aus Heyde)
208Pb(3He,d)209Bi
(aus Casten)
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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
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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
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Struktur von 91Zr
Vergleich des gemessenen und des theoretischen Wirkungsquerschnitts
theod
dS
d
d
exp
Spektroskopischer Faktor
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Die -Wechselwirkung – Exaktes Verhalten 3
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2+ Energien in den Sn Isotopen
N=54 N=76
(aus Casten)
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Systematik der 2+ Energien
(aus Heyde)
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Quadrupoldeformation
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Kern- und Teilchenphysik
Kapitel 11
Kernzustände
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Schalenmodellzustände
1/2 -
5/2 -3/2 -
13/2 +
7/2 -
207Pb9/2 +
11/2 +
5/2 +15/2 -
1/2 +
209Pb
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Elektr.& magn. Dipolstrahler
Ep
||
E
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Auswahlregeln für -Zerfall
fi
fi
1)1(
)1(
für (Eℓ)-Strahlung
für (Mℓ)-Strahlung
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Winkelverteilung
cos14
1
cos14
1
22
111
210
PZ
PZ
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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!
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Compton-Polarimetrie
A()
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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
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Weisskopf-Abschätzung
222
2
1
2
1
4012,
IntegralWinkel
fifi
eJJJJEB
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T1/2 für Weisskopf-Abschätzung
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Evidenz für Kollektivität
(aus Heyde)
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Riesenresonanz
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Kohärente Anregung
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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
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Mögliche kohärente Anregungen
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GDR in deformierten Kernen
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Oberflächenparameterisierung
YRtR 10
(aus Ring & Schuck)
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Beispiel für Vibrationskern: 118Cd
|1
|0
|2
|3
(aus Casten)
Es sindAnharmonizitätenVorhanden !!
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Systematik der Cd Isotope
(aus Casten)
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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
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Vorhersagen für Kerndeformation
Möller et al.
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Kernformen
03 γ0,β :triaxial
0 γ0,β :oblat
0 γ0,β :prolat
sin2
1
cos
22
0
aa
a
![Page 34: Kern- und Teilchenphysik Kapitel 11 Kernzustände](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062622/55204d6849795902118be0af/html5/thumbnails/34.jpg)
Rotationsspektren
![Page 35: Kern- und Teilchenphysik Kapitel 11 Kernzustände](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062622/55204d6849795902118be0af/html5/thumbnails/35.jpg)
Anregungsschema eines deformierten Kerns
![Page 36: Kern- und Teilchenphysik Kapitel 11 Kernzustände](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062622/55204d6849795902118be0af/html5/thumbnails/36.jpg)
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
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Superdeformation
![Page 38: Kern- und Teilchenphysik Kapitel 11 Kernzustände](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062622/55204d6849795902118be0af/html5/thumbnails/38.jpg)
perfekter Quantenrotor - Superdeformation
E2 192Hg
Konstante Differenz der Gammaenergien ist ein Hinweis auf Rotation!
200 300 400 500 600 700
Energie (keV)
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Schalenmodelanregungen und Rotation
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Energie (keV)
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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
![Page 41: Kern- und Teilchenphysik Kapitel 11 Kernzustände](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062622/55204d6849795902118be0af/html5/thumbnails/41.jpg)
Isospin-Triplett
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Evolution von Kernstruktur