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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:hebis:77-21818
URL: http://ubm.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2010/2181/

Investigation of the dipole response of nickel isotopes in the presence of a high-frequency electromagnetic field

Rossi, Dominic M.

pdf-Format:
Dokument 1.pdf (10.681 KB)


Freie Schlagwörter (Deutsch): RPC , radioaktiv , Ion , R3B
Freie Schlagwörter (Englisch): RPC , R3B
Fachbereich: 09: Chemie, Pharmazie und Geowissenschaft
DDC-Sachgruppe: 540 - Chemie
DDC-Sachgruppe: 530 - Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Englisch
Jahr: 2009
Publikationsdatum: 09.02.2010
Inhaltszusammenfassung auf Englisch: The electric dipole response of neutron-rich nickel isotopes has been investigated using the LAND setup at GSI in Darmstadt (Germany). Relativistic secondary beams of 56−57Ni and 67−72Ni at approximately 500 AMeV have been generated using projectile fragmentation of stable ions on a 4 g/cm2 Be target and subsequent separation in the magnetic dipole fields of the FRagment Separator (FRS). After reaching the LAND setup in Cave C, the radioactive ions were excited electromagnetically in the electric field of a Pb target. The decay products have been measured in inverse kinematics using various detectors. Neutron-rich 67−69Ni isotopes decay by the emission of neutrons, which are detected in the LAND detector. The present analysis concentrates on the (gamma,n) and (gamma,2n) channels in these nuclei, since the proton and three-neutron thresholds are unlikely to be reached considering the virtual photon spectrum for nickel ions at 500 AMeV. A measurement of the stable 58Ni isotope is used as a benchmark to check the accuracy of the present results with previously published data. The measured (gamma,n) and (gamma,np) channels are compared with an inclusive photoneutron measurement by Fultz and coworkers, which are consistent within the respective errors. The measured excitation energy distributions of 67−69Ni contain a large portion of the Giant Dipole Resonance (GDR) strength predicted by the Thomas-Reiche-Kuhn energy-weighted sum rule, as well as a significant amount of low-lying E1 strength, that cannot be attributed to the GDR alone. The GDR distribution parameters are calculated using well-established semi-empirical systematic models, providing the peak energies and widths. The GDR strength is extracted from the chi-square minimization of the model GDR to the measured data of the (gamma,2n) channel, thereby excluding any influence of eventual low-lying strength. The subtraction of the obtained GDR distribution from the total measured E1 strength provides the low-lying E1 strength distribution, which is attributed to the Pygmy Dipole Resonance (PDR). The extraction of the peak energy, width and strength is performed using a Gaussian function. The minimization of trial Gaussian distributions to the data does not converge towards a sharp minimum. Therefore, the results are presented by a chi-square distribution as a function of all three Gaussian parameters. Various predictions of PDR distributions exist, as well as a recent measurement of the 68Ni pygmy dipole-resonance obtained by virtual photon scattering, to which the present pygmy dipole-resonance distribution is also compared.
Inhaltszusammenfassung auf Deutsch: Die elektrische Dipolstärkeverteilung neutronenreicher Nickelisotope wurde am LAND-Experimentaufbau bei der GSI in Darmstadt untersucht. Relativistische Sekundärstrahlen, die 56−57Ni und 67−72Ni enthielten, wurden mit ungefähr 500 AMeV mittels Projektilfragmentierung an einem 4 g/cm2 Be-Target erzeugt. Die dabei entstandenen Fragmente wurden anschliessend im Dipolmagnetfeld des Fragmentseparators (FRS) aufgetrennt und nach Cave C gelenkt, wo sie im elektrischen Feld eines massiven Bleitargets elektromagnetisch angeregt wurden. Die Zerfallsprodukte wurden mit verschiedenen Detektoren in inverser Kinematik nachgewiesen. Die neutronenreichen 67−69Ni-Isotope zerfallen mittels Neutronenemission, die im LAND-Detektor gemessen werden. Die vorliegende Datenanalyse befasst sich mit den (gamma,n)- und (gamma,2n)-Kanälen, da unter Beachtung des virtuellen Photonenspektrums für Nickelionen bei 500 AMeV die Proton- und 3n-Schwellen kaum erreicht werden können. Die Messung am stabilen 58Ni dient durch die Vergleichsmöglichkeit mit einer früheren Messung als Bezugspunkt für sämtliche gemessenen Werte dieses Experiments. Die gemessenen (gamma,n)- und (gamma,np)-Kanäle werden dabei mit der inklusiven Photoneutronenverteilung von Fultz et al. verglichen, die mit den gegenwärtigen Ergebnissen im Rahmen der entsprechenden Fehler übereinstimmen. In den gemessenen Anregungsfunktionen von 67−69Ni wurde sowohl ein grosser Anteil der Stärke der Dipol-Riesenresonanz (GDR), die durch die Thomas-Reiche-Kuhn Summenregel vorhergesagt wird, als auch eine signifikante niedrig-liegende E1-Stärke beobachtet, die nicht allein der GDR zugeordnet werden kann. Die Lage und Breite der GDR wird mittels semi-empirischer systematischer Modelle berechnet, während die Stärke durch Chi-Quadrat-Minimierung der Modellverteilung an den gemessenen (gamma,2n)-Daten erhalten wird, da der Einfluss durch niedrig-liegender Stärke in diesem Bereich ausgeschlossen werden kann. Die Verteilung niedrig-liegender E1 Stärke nach Abzug der GDR von der gemessenen Stärkeverteilung wird durch eine Gaussverteilung beschrieben und der Pygmy-Dipolresonanz (PDR) zugeordnet. Die Minimierung der Gauss-Modellfunktion an die PDR-Verteilung liefert kein scharfes Minimum im Parameterraum. Deshalb werden die Ergebnisse als Chi-Quadrat-Verteilung als Funktion aller drei Gaussparameter dargestellt, die sich in der Umgebung der möglichen Parameter-Minima befinden. Eine alternative Messung der PDR mittels Streuung virtueller Photonen in 68Ni wurde vor kurzer Zeit veröffentlicht. Die hier gemessene PDR Stärkeverteilung wird sowohl mit diesen Daten als auch mit theoretischen Vorhersagen verglichen.