Quadrupolmoment eines deformierten KernsQuadrupolmoment eines deformierten Kerns

KYerKeQkoll 202

5

16

222 002016

500,2 fifi IIQeIIEB

fi IIEBE ,21022,1

1 59

Zusammenhang zum Deformationsparameter

16,015

3 200 ZeReQ

Die Messung der Lebensdauer von Rotationszuständen ergibt ein direktes Maß für die Deformation des rotierenden Kerns!!

B(E2)-Werte in einer RotationsbandeB(E2)-Werte in einer Rotationsbande

Beispiel: Grundzustandsbande eines gg-Kerns (K=0)

222 002016

500,2 fifi IIQeIIEB

fi IIEBE ,21022,1

1 59

0,581680 80 2 0 10

0,573940 60 2 0 8

0,560970 40 2 0 6

0,534520 20 2 0 4

0,44721000 2 0 2

2 4 6 8 100,0

0,5

1,0

1,5

2,0

B(E

2;I -

> I-

2) /

B(E

2; 2

->

0)

I

8

3

•••

Elektronische Zeitmessung 1Elektronische Zeitmessung 1

DISCDet. 1

Det. 2 DISC

DELAY

TAC

Start

Stop

ADC

z.B.: Messung der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gamma-Photonen

t

Elektronische Zeitmessung 2Elektronische Zeitmessung 2

Zeitspektrum

prompt

Lebensdauer aus exponentiellem Abfall

= 2,24 (6) ns

ns

Anwendungsgebiet für > 100 ps

LebensdauermessungenLebensdauermessungen

• Für Lebensdauern unterhalb von 1 ns sind elektronische Zeitmessungen schwierig.

• Mit Ge-Zählern kann man Zeiten unterhalb von 5 ns nicht messen.

• Tricks zur Messung von kürzeren Lebensdauern:• 10 fs – 1 ns Doppler-shift Methoden• < 10 fs Linienbreite: 1fs 1 eV

Recoil-Distance Methode (RDM) 1Recoil-Distance Methode (RDM) 1

Flugzeit:

tf = d / v

v= 0.01c, tf = 5 ps

d = 15 m

1 - 1000ps

Zerfallskurve

d [m]

0

1

Iu / (Iu + Is)

In Fusionsreaktionen

v ~ 1-2 % c

Es = Eu(1+ v/c cos)

v

d

Target Stopper

Strahl

Detektor

~1 mg/cm2 ~10 mg/cm2

Recoil-Distance Methode (RDM) 2Recoil-Distance Methode (RDM) 2

Kölner / Yale Plunger

Recoil-Distance Methode (RDM) 3Recoil-Distance Methode (RDM) 3

Bestimmung der Lebensdauer

dt

td

ttt

dttdttdtdt

td

dttt

ttdt

td

fi

hfhi hfi

i

fi

h th h

tii

t

i

tiifi

hh

hiii

IIbI

nnn

nI

nnn

fff

f

)(

)()(1

)(

)( )( )(

)()(

: Linieenenunverschobder Fläche

)()( )(

Li

Lh

Lebensdauer wird direkt ausObservablen bestimmt!

)(

)(

dF

dGd

Bevölkerung des Zustandes Li

Recoil-Distance Methode (RDM) 3Recoil-Distance Methode (RDM) 3

)(

)(

dF

dGd

Verhältnis der Observablen G(d) und F(d) muss konstant sein.

Lebensdauer wird als Mittelwert der Tau-Werte bestimmt.

(d)

G(d)

F(d)

10 100 1000

Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 1Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 1

Es dauert ca. 1 ps bis der Kern im Stopper abgestoppt wird.

Daher ist die Plunger Methode (RDM) nach unten begrenzt.

Man kann jedoch die Abstoppung der Kerne auch für die Messung der Lebensdauer ausnutzen.

Der Abbremsprozess basiert auf zwei physikalischen Prozessen:

dfE

f

dx

dE En

n

0

Nukleares Stopping:

Stöße mit Kernen bei kleinen Geschwindigkeiten führen zur instantanen Reduktion der Energie um diskreten Wert und Richtungsänderung

b

e

aEdx

dE

Elektronisches Stopping:

kontinuierliche Abbremsung in Elektronengas des Festkörpers

typisch: a~0,5-2MeV/(mg/cm2)b~0,7

Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 2Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 2

0

n(t)dtt)S(v,r(v)

Geschwindigkeitsspektrum ist eine Faltung von Zerfallsfunktion und der Geschwindigkeits-Zeit-Matrix

S(v,t)

Abstoppen von Ionen in einem Material(Bethe-Bloch)

Energiespektrum N(E) ist proportional zu Geschwindigkeitsspektrum r(v)

Es = Eu(1+ v/c cos)

Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 3Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 3

• Kerne werden kontinuierlich abgebremst

• Gamma-Emission findet bei allen Geschwindigkeiten statt

• Linienform enthält Information über Lebensdauer

Target Stopper

Strahl

GermaniumDetektor

26Mg@137MeV

Gold172,4,6Yb

Energie [keV]

unshiftedmaximaler

Doppler-shift

600

400

200

0440 450

10 fs – 1 ps

Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 4Doppler-shift Attenuation Methode (DSAM) 4

= 0,6 ps