Investigating the structure of exotic nuclei with lifetime measurements of excited nuclear states

• Applicant: Professor Dr. Alfred Dewald
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2013 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 236288928

Ziel des Projekts ist die Untersuchung von exotischen Atomkernen weitab vom Tal der Stabilität. Insbesondere soll die Entwicklung der Kollektivität in der Nähe von nuklearen (Unter-) Schalenabschlüssen untersucht werden sowie Änderungen der Schalenstruktur bei Kernen mit extremen Protonen zu Neutronen Verhältnissen. Solche Phänomene wurden bereits in einigen exotischen Kernen gefunden, jedoch sind Daten oft unzureichend besonders für neutronenreiche Kerne um A=60 und A=80 und neutronenarme Kerne um A=180. Dies betrifft vor allem absolute Übergangsstärken, die stringente Tests von Kernmodellen erlauben. Daher sind diese Observable essentiell zur Beschreibung der Kernstruktur. Es sollen absolute Übergangsstärken aus Lebensdauern angeregter Kernzustände bestimmt werden. Diese Lebensdauern werden gemessen mit der Recoil Distance Doppler-Shift Methode (RDDS) und der Differential Decay Curve Method (DDCM) mit Techniken und Plunger-Apparaturen, die von unserer Gruppe entwickelt wurden. Wir möchten daher die kürzlich von uns gemessenen Datensätze der neutronenreichen Kerne 84,86Se und 58,60,62Cr analysieren, um die genannten Fragen hinsichtlich der Entwicklung von Kollektivität in diesen exotischen Kernen mit extremen Werten des nuklearen Isospins zu klären. Die Messungen wurden in inverser Kinematik durchgeführt wobei Rückstoßkerne identifiziert werden mussten. Weiterhin ist eine Untersuchung von neutronenarmen Kernen um A=180 vorgesehen. Kürzlich wurden von uns dazu Experimente an 178,180Pt durchgeführt. Die Analyse der Daten soll im Rahmen dieses Projekts erfolgen. Weitere Experimente an 178W und 178Hg nahe der Protonen-Dripline sind beabsichtigt. Diese neuen Daten zusammen mit existierenden Datensätzen von Kernen um A=180 werden helfen, ein tiefes Verständnis dieser Region von sich schnell ändernden nuklearen Erscheinungsformen zu erhalten. Im Falle von 178Hg liegt ein besonderes Interesse auf Koexistenz verschiedener Kernformen, wie sie in schwereren Quecksilber- und Bleiisotopen beobachtet wurde. Zusätzlich planen wir, unsere Plunger-Apparaturen weiter zu entwickeln, um diese in optimaler Weise an neue Bedingungen und an modifizierten experimentellen Aufbauten anzupassen. Eine Weiterentwicklung der Auswertesoftware zur Analyse von Lebensdauern ist ebenfalls vorgesehen. Um Lebensdauern präzise in Experimenten in inverser Kinematik, bei denen hohe Rückstoßgeschwindigkeiten von mehreren zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit auftreten können, zu bestimmen, ist in einigen Fällen die Kenntnis der Gamma-Linienform notwendig. Dafür sollen detaillierte GEANT4 Simulationen durchgeführt werden, bei denen die relevanten Effekte wie Detektorauflösung und -effizienz, Doppler-Verschiebungen und Abbremsung der angeregten Rückstoßkerne in dicken Targets und Abbremsfolien berücksichtigt werden sollen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Christoph Fransen