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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Kenia Teodoro Wiedemann
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Medina, Nilberto Heder (Presidente)
Canto, Luiz Felipe Alvahydo de Ulhôa
Galetti, Diógenes
Lepine, Alinka
Vanin, Vito Roberto
Título em português
Propriedades de decaimento eletromagnético dos núcleos espelho 67As e 67Se
Palavras-chave em português
Estrutura Nuclear
Física Experimental
Física Nuclear
Mecânica Quântica
Resumo em português
No presente trabalho foram feitos estudos das propriedades de decaimento eletromagnético do par de núcleos espelho mais pesado conhecido atualmente: 67As e 67Se. Esses núcleos foram produzidos através da reação de fusão-evaporação 32S+40Ca, com energia de feixe Ef = 90MeV. O experimento foi realizado nos Laboratórios Nacionais de Argonne, com o feixe fornecido pelo acelerador ATLAS. Os raios gama emitidos do decaimento dos núcleos residuais foram observados utilizando o espectrômetro de raios gama Gammasphere, em conjunto com o sistema de detecção de partículas carregadas Microball e o sistema de detecção de nêutrons Neutron Shell. Os esquemas de níveis obtidos mostraram-se bastante similares como é de se esperar para um par de núcleos espelho, e caracterizados por fortes transições dipolares elétricas E1 na desexcitação na sequência principal. No caso do núcleo de 67As, foram acrescentadas cinco transições gama e dois estados excitados ao esquema de níveis já conhecido. As multipolaridades de todas as transições novas foram determinadas através da técnica de análise ADO. O esquema de níveis do núcleo de 67Se foi ampliado até o momento angular (25/2+), a 5.560(1) MeV. Foram acrescentadas doze transições e oito estados excitados ao esquema de níveis já conhecido. As multipolaridades das transições já conhecidas foram determinadas e, das transições inseridas no esquema de níveis deste núcleo, cinco tiveram suas multipolaridades determinadas também pela técnica ADO. Do ponto de vista teórico, foram realizados cálculos de Modelo de Camadas em Larga Escala, utilizando o código Antoine, com diferentes interações residuais (KB3G, GXPF1 e fpg). Para a descrição dos estados de paridade positiva, foi utilizada a interação residual fpg, que permite a excitação de núcleons de valência até o orbital g9/2. Esta interação não prevê interação coulombiana entre os núcleons, e desta forma, os cálculos realizados para um par de núcleos espelho, apresenta resultados idênticos. Os cálculos realizados com a interação fpg para os estados de paridade positiva dos núcleos espelho de 67As e 67Se mostraram-se em bom acordo com os resultados experimentais, descrevendo as energias dos estados excitados de ambos os núcleos, com uma diferença máxima, em energia, de 500 keV. Diferenças observadas nas intensidades das transições dipolares magnéticas, M1, que depopulam os estados análogos 19/2(+), dos núcleos de 67As e 67Se foram discutidas em termos da contribuição dos termos isoescalar e isovetorial no operador de transição M1, e sustentam a hipótese de conservação na simetria de isospin. Para o estudo dos estados de paridade negativa, foram utilizadas duas interações residuais, levando em consideração a interação coulombiana entre os núcleons de valência: KB3G e GXPF1, ambas permitindo a descrição teórica de núcleos com núcleons de valência na camada pf . Ambas intera ções reproduziram razoavelmente bem as energias dos estados de paridade negativa para ambos os núcleos. A interação KB3G, entretanto, inverteu os momentos angulares do estado fundamental e do primeiro estado excitado do núcleo de 67As, enquanto a interação GXPF1, reproduziu bem a ordem dos momentos angulares dos estados de paridade negativa. A análise da diferença das energias dos estados análogos (MED) foi feita com a introdução de termos de correção nas energias de partícula única devido à interação órbita-órbita (Ell ) e spin-órbita (Els ), além de uma estimativa de um termo de quebra de simetria de isospin (VB). Os resultados mostraram que a introdução dos termos de correção propostos não permitiu reproduzir completamente os resultados experimentais, indicando que as estimativas teóricas devem ser melhoradas para essa região de massa. Foi observado que as transições E1, análogas, de 319 keV, proveniente do núcleo de 67As, e de 304 keV, proveniente do núcleo de 67Se, apresentaram intensidades bastante distintas, a saber: B(E1)319 keV = 8.6(6) × 106 u.W., e B(E1)319 keV = 2.6(8) × 106 u.W. Além deste resultado, os estados análogos 7/22 , populados por essas transições, foram os únicos a apresentar um pequeno desvio na descrição de suas funções de onda. Os resultados foram discutidos em termos de uma possível quebra de simetria de isospin.
Título em inglês
Electromagnetic decay properties of the 67As e 67Se mirror pair
Palavras-chave em inglês
Experimental Physics
Nuclear Physics
Nuclear Structure
Quantum Mechanics
Resumo em inglês
In the present work the electromagnetic decay properties of the mirror pair 67As and 67Se are investigated. The experiment was performed in the Argonne National Laboratory, and these nuclei were produced through the fusion-evaporation reaction 32S +40 Ca, with a 90 MeV beam provided by the ATLAS accelerator. The gamma rays emitted by the residual nuclei were observed using the Gammasphere spectrometer, with 72 HPGe detectors, and its ancillary system composed of the Microball and Neutron Shell systems, for charged particle and neutron detection, respectively. The obtained level schemes are very similiar, as expected for mirror nuclei, and characterized by strong E1 transitions in the main sequencies. Five new transitions and two new excited states were added to the already known 67As level scheme, and in the case of the 67Se nucleus, the level scheme was extended up to 5.56 MeV, and twelve new transitions and eight new excited states were added to the previously known level scheme. The multipolarities were obtained by ADO analysis, taking into account the geometry of the Gammasphere spectrometer. In the theoretical point of view, Large Scale Shell Model calculations were performed, using KB3G and GXPF1 residual interactions for the natural parity states description, including electromagnetic interactions among the valence nucleons. The fpg residual interaction, with no electromagnetic interaction among the valence nucleons, was used for the positive parity description. Diferences in the analogue states energies were discussed using arguments based on the role of the isospin quantum number in the electromagnetic decay properties. The GXPF1 residual interaction provided a better description of the nuclear states, and was assumed as the best theoretical description provider for the nuclear states of the mirror pair 67As and 67Se. The mirror energies dierences were investigated including the orbit-orbit (Ell ) and the spin-orbit (Els) corrections to the single particle energies, and an estimative of an isospin non-conserving term (VB). The results showed that the proposed corrections do not describe completely the mirror energy diferences of the natural parity states, for this mirror pair, which is the heaviest mirror pair known nowadays, indicating that improvements in the residual interactions are highly desirable for this mass region. There was observed diferences in the strengths of the 319 and 304 keV transitions, that depopulate the 9/2+ analogue states of the 67As and 67Se respectively, being B(E1)319 keV = 8.6(6) × 106 u.W., and B(E1)319 keV = 2.6(8) × 106 u.W. The diferences were discussed in terms of a possible charge symmetry breaking, supported by the theoretical results, that showed a slight diference in the wavefunctions, described by the occupation numbers, of the analogue states populated by these transitions.
 
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Data de Publicação
2009-05-11
 
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  • WIEDEMANN, K. T., et al. Yield Ratios in Particle-gamma Coincidence as a Spectroscopic Tool. Brazilian Journal of Physics, 2005, vol. 35, nº 3B, p. 898-901.
  • LINARES, R., et al. Stopping Power of Au for Ti Using Elastic Recoil Technique. In XXXI Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, Maresias, SP, 2009. American Institute of Physics Conference Proceedings.Melville, NY : American Institute of Physics, 2009.
  • LINARES, R., et al. Stopping Power of Ge for Ti, V, Cr, Co and Ni ions at Low Energies. In XIV Jorge André Swieca Summer School of Theoretial Nuclear Physics, Itaipava, RJ, 2009. Program and Abstracts.São Paulo, SP : Sociedade Brasileira de Física, 2009. Abstract.
  • LINARES, R., et al. Stopping power of heavy ions (22
  • WIEDEMANN, K. T., et al. 67As-67Se mirror pair spectroscopy. In XXXI Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, Maresias, SP, 2009. American Institute of Physics Conference Proceedings.Melville, NY : American Institute of Physics, 2009.
  • WIEDEMANN, K. T., et al. Electromagnetic decay properties in 67Se-67As mirror pair. In XXXI Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, Maresias, SP, 2008. Programa e Resumos.São Paulo : Sociedade Brasileira de Física, 2008. Abstract.
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