Experimental Studies of the Neutron Deficient Atomic Nuclei 88Ru and 87Tc, and the Diagonalization of the General Pairing Hamiltonian

Abstract

Denna doktorsavhandling består av två delar: experimentella studier av de neutronfattiga atomkärnorna 8844Ru44 och 8743Tc44 och en beräkningsstudie av diagonalisering av Hamiltonfunktionen för parväxelverkan i ett mångkropparssystem. I denförsta delen, som utgör avhandlingens huvudsakliga innehåll, har de lägsta energitillstånden i kärnan rutenium-88 - med lika antal neutroner (N) och protoner (Z) -och kärnan teknetium-87 - med N=Z+1- studerats via fusionsreaktioner. Dessa inducerades av en argon-36-joner med kinetisk energi 115 MeV som fick bestråla tunnametallfolier av järn-54 (masstjocklek 6 mg/cm2) vid tungjonacceleratorlaboratorietGrand Accélérateur National d’Ions Lourds (GANIL), Caen, Frankrike. Gammafotoner, neutroner och lätta laddade partiklar som utsändes i reaktionerna detekteradesmed hjälp av γ-strålspektrometern AGATA, detektorsystemen NEDA, och NeutronWall samt detektorsystemet för laddade partiklar, DIAMANT. För atomkärnan 88Rukunde tidigare identifierade energitillstånd upp till spinn och paritet 8+ verifieras.Den rotationsliknande struktur som detta grundtillståndsband utgör kunde också utökas med ytterligare γ-övergångar och uppvisar en bandkorsning med en betydligthögre rotationsfrekvens jämfört med angränsande kärnor med N > Z. Sådana bandkorsningar är normalt sett förknippade med att par av kvasipartiklar (jfr. den s.k.BSC-teorin för parkorrelationer av isovektortyp) bryts och att deras spinn linjerarupp sig med kärnans rotationsriktning. Observationen av en “fördröjd” bandkorsning i den deformerade N=Z-kärnan överensstämmer med teoretiska förutsägelserom förekomsten av ett isoskalärt neutron-proton-parkondensat. Det starkast populerade, s.k. yraste, bandet av energitillstånd i atomkärnan teknetium-87 observeradessom en kaskad av sex γ-övergångar från tillståndet (33/2+1) ned till (9/2+1) Dennarotationsliknande struktur uppvisar en skarp bandkorsning vid rotationsfrekvensenω ≈ 0.50 MeV/~. I detta arbete noterades också att det i isotoniska kedjor av kärnor med udda masstal, runt N = 44, kan observeras skarpare bandkorsningar ochen systematisk minskning av bandkorsningsfrekvensen då neutrontal och protontalnärmar sig varandra. Detta föreslås vara en ny effekt av utökade isoskalära neutronprotoninteraktioner som uppstår i udda, deformerade atomkärnor nära N=Z-linjen.Förutom det rotationslika yraste bandet i 87Tc identifierades också sex nya ömsesidigt koincidenta γ-övergångar genom att jämföra γ-strålningsintensiteterna i spektrasom valts ut för olika kombinationer av detekterade partiklar. Det konstruerade nivåschemat jämfördes med skalmodell- och TRS-beräkningar. Resultaten tyder på attde tillstånd som sammanbinds av denna γ-kaskad kan utgöra grundtillståndsbandeti87Tc och att det har sfärisk karaktär medan det först identifierade rotationslikayraste bandet bygger på en nära oblat deformerad konfiguration.I andra delen av denna doktorsavhandling presenteras ett OpenMP parallelltFortran-program, PairDiag, som har utvecklats för diagonaliseringen av en generellHamiltonfunktion för parkorrelationer i deformerade system. I programmet användsinversionsalgoritmen “01” för att generera alla basvektorerna för senioritet noll. Allamatriselement skilda från noll utvärderas “i farten” av spridningsoperatorer och ensökningsalgoritm; matrisdiagonaliseringen uppnås med Lanczos + QR-algoritmen.PairDiag-programmet är förpackat i en Fortran-modul och kan lätt användas för attersätta BCS-approximationen i andra kärnstrukturberäkningsprogram

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-295002