Estudio de Núcleos Exóticos: Dinámica y Estructura

Transcripción

1 Dpto. de F. Nuclear y F. stadística studio de Núcleos xóticos: Dinámica y structura ª José García Borge 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 1

2 Tabla de Núclidos Desintegración β + -C Desintegración β - Desintegración α Fisión lementos superpesados 256 núcleos estables Incógnita Terra Núcleos producidos en Laboratorio Qué buscamos? testear las fuerzas nucleares en condiciones extremas nergía de enlace límite Isospín: Tz = 1/2(N-Z) 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 2

3 Qué ocurre en el límite de estabilidad neutrónico? Li r o A 1/3 1985, Primeros xperimentos con haces radioactivos, Berkeley (USA) Be, C and Al 11 Li 1/2 σ 2 I r masa Tanihata He roa 1/3 σ ( p, b) = π [ R ( p) R ( b)] I I + I 2 R( 11 Li) = 3.30(24) fm Por qué su radio de masa es tan grande? 6 Li 7 Li 8 Li 9 Li 11 Li 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 3

4 Cómo obtener la información completa? Secciones Secciones ficaces ficaces CRC, Bélgica Dispersion Dispersion lástica lástica Spin Spin omentos omentos μ,q μ,q RX-ISOLD ISOLD (CRN) asas asas Distribuciones Distribuciones de de omento omento Desintegración Desintegración Beta Beta FRS, GSI, Alemania Nucleos Resonances GANIL, Francia 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 4

5 s 11 Li un caso único? Fam. Borromeo Consecuencia de la energía de enlace. Núcleo con - 1n no ligado 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 5

6 Propiedades de la desintegración de núcleos exoticos Propiedades Globales Short half-lives ( 10ms) Valores Q β altos Valores S p/n bajos β-emisión de partículas 1916 Rutherford & Wood βα [Philos. ag. 31 (1916) 379] 1963 Barton & Bell identified 25 Si as βp SONDA UY SLCTIVA Selection rules: Fermi: ΔT=0 ; ΔJ=0 ; π f = π i Gamow-Teller: ΔT=0±1; ΔJ=0±1 ; π f = π i Probabilidad de transición reducida ft = f * T 1 / 2 B. R. = 2 2 K 2 G V τ + G A στ 2 = B(F) C + B(GT) 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 6, Γ Densidad de niveles Spin, Isospin β-prop. Desintegración

7 Técnica xperimental para la detección de multiparticulas Strip-detector Acelerador Primario Strip-detector étodo ISOL Población del nivel por desintegración β - etodo limpio y selectivo Uso de DSSSDs, cinematica completa - Gran cobertura angular (pocos sucesos) -Alta segmentación (evita apilonamiento) - Lectura efectiva de datos 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 7

8 ISOLD: decay experiments Cube structure for 6 DSSSD TONRR, LPC, Caen 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 8

9 17 Ne β-delayed particle emission studied at ISOLD Information about 16 O states and effect on the 12 C(α,γ) 16 O process 6917 kev and 7117 kev Widths xperiment detection of αs and protons discrimination from βs Ideally: β + p + α + 12 C 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 9

10 Study of 2p-halo in 17 Ne studied in high energy reaction at GSI xistence of 2p s/d configuration mixing. Discrepancy in σ-2p (30-40%) proton removal from 15 O-core Grigorenko, Parfenova & Zhukov, Phys. Rev. C 71(2005) (R) Variables Beam energy ev/u Target material C Pb Configuration mixing solved by Invariant ass easurements of 15 O+p ( 16 F): Proton knockout from halo Proton knockout from core GSI Observables particle - momentum distribution charged fragment momentum invariant mass spectra angular correlations 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 10

11 RX-ISOLD (3 ev/u) IS371 Resonance in thick plastic IS367 9 Li d-polyethylen lastic resonance scattering to investigate, J π of lowest T=2 states in 10 Be analogues of gs and 1:st excited state of 10 Li d( = 9 Li,t) T 8 Li = 2 2 T d( 9 Li,p) 10 Li + d( 9 Li,d) 9 Li Li Transfer reaction at low energy s-wave pickup (d-target) p-wave pickup (Be-target) Characterize the gs and 1:st exited state of the unbound nucleus 10 Li p T 0 T Be 10 3 Li Nucl. Phys. A748, , (2005) T=2 T=1 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 11

12 ecanismo de emisión de multipartículas β-delayed particle emission - ISOLD 9 C 9 B* p + α + α CRN-IS361 9 Li 9 Be* n + α + α (In preparation) 12 N 12 C* α + α + α Jyväskylä 12 B 12 C* α + α + α CRN-IS404 Reaction studies - CA tandem 3 He + 6 Li 9 B* α + α + p d + 7 Li 9 Be* α + α + n p + 11 B 12 C* α + α + α 3 He + 9 Be 12 C* α + α + α 11 Li IS417 Alimentación estados Jπ definido Reglas selección Alimenta muchos estados Definida por Q-β Ventana energética Limitada por energía acelerador Limpio, operador conocido ecanismo Alimentación No trivial, resonancias o reacción directa Transiciones F & GT Isospin Depende de blanco y haz elegido 5 DSSSD telescopes ultra thin window, design I electronic channels quipment for setting up beam line at CA-tandem 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 12

13 3 He 2,45 ev) 10 B pααα 10 B+ 3 He p+ 12 C*( ev) α+ 8 Be Set-up CA April 2005 Single proton spectrum Protons in coincidence with alphas 8 Be alphas protons Oscilloscope picture Waggoner et al., NPA 88(1966)81 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 13

14 Nucleosíntesis: Cómo se forman los elementos en el Universo? Z s importante la física nuclear? Conocimiento preciso de reacciones tipo (p,γ), (α,γ), (n,γ), (γ,n), (γ,p), (γ,α),. Descripción formación elementos Condiciones de P y T Para formar elementos p-process rp-process Cadena p-p s-process Procesos de Quemado He,C,O,Ne Si r-process Procesos lentos (millones de años) Procesos rápidos (segundos) 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 14 N VOLUCIÓN STLAR XPLOSIONS

15 Proyectos en Curso studios de desintegración beta / haces de energía baja ISOLD and JYFL: ecanismo de emisión de multipartículas nergias próximas a la barrera Coulombiana: propiedades de núcleos con halo RX-ISOLD: studio de los núcleos resonantes 7 He & 10 Li Presencia de dipolarizabilidad electrica en núcleos con halo: 6 He (Louvain-la-Neuve) & 11 Li (TRIUF) & 11 Be (RX-ISOLD) Haces relativistivas: Identificación y propiedades de núcleos con halo GSI (FRS, LAND) / GANIL studio de reacciones directas de interés astrofísico CA (UA, adrid), Tandetron 5V 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 15

16 Nucleosíntesis: Cómo se forman los elementos en el Universo? Proyectos en curso y a iniciar Static Burning: edidas en el CA y en ISOLD (CRN) xplosiones: p-process edidas en el CA: activación y scattering edidas en ATOKI (Hungría): activación y scattering studiodel impactode lasmedidas en modelos astrofísicos xplosiones: rp-process studio de importancia de reacciones (p,γ) en núcleos exóticos Proposición y realización de experimentos en SU (USA) o GSI (Alemania) Para más información, contactar con Dani Galaviz: galaviz@iem.cfmac.csic.es 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 16

17 FAIR: Facility for Antiproton and Ion Research GSI actualmente SIS100, SIS300 SIS100, SIS300: Iones estables con Z=1-92 y energías hasta 30 A GeV SFRS: Producción y separación de núcleos exóticos CR: Almacenamiento y medidas de precisión con núcleos exóticos Haces de iones estables y exóticos y de antiprotones con energías hasta 30 GeV/u RSR CR NSR SFRS HSR RSR: Almacenamiento de anti-p y Deceleración de núcleos exóticos NSR: colisiones e - -núcleo exótico colisiones anti(p)-núcleo exótico deceleración de anti(p) y nu. exót. HSR: colisiones anti(p)-p 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 17

18 Física en FAIR QCD Fuerza Gravitacional Fuerza Fuerza lectromagnética lectrodébil Fuerza Débil odelo stándard Fuerza Fuerte núcleo atómico m cristal 10-9 m nucleón m materia 10-1 m Plasma quark-gluón xcitación del vacío galaxia m ADN 10-8 m átomo m <10-18 m electrón quark La investigación con haces de iones y antiprotones Interacciones ión-materia Plasmas densos Iones pesados 12 TW/g Campos intensos Nucleos al extremo Núcleos exóticos (1 GeV/u) structura de quarks y gluones de los hadrones Antiprotones 0-15(30) GeV ateria de quarks Iones relativistas (35 GeV/u) 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 18

19 R 3 B: Reactions studies with Relativistic Radioactive Beams Física: R 3 B set up located in the NUSTAR facility Núcleos xóticos at FAIR: étodo: xperimentos de dispersión con Haces a energías relativistas Desarrollo Técnico: spectrómetro Gamma de absorción Total Requerimientos: Alta eficiencia para γ de alta enérgía (~10eV) Buena resolución energética (~2-3% including Doppler broadening) Stop <300 ev protones Con buena resolucion energética y espacial Desarrollo Detectores: Simulaciones I+D y Prototipos Diseño final Banco de pruebas Construcción 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 19

20 I + D, Caracterización de reacciones en el blanco Rayos-γ Neutrones Protones 2.5 cm 10 cm Cámara > 25 cm Calorímetro= cristales centelleadores γ ev (corrimiento Doppler x 3 ) 1-15 ev I+D en nuevos Cristales y Configuraciones (I + Univ. de Santiago) Tandem de Centelleadores La 3 Br+La 3 Cl 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 20

21 Investigadores Pantilla: ª José Gª Borge Olof Tengblad Doctores: Daniel Galaviz Arantxa aira anoli Turrión Doctorandos: artín Alcorta Ricardo Dominguez iguel adurga Para saber sobre contratos: Técnico: Angel Perea 30 de marzo de 2007.J.G. Borge 21