Post on 01-May-2015
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modi di decadimento « classici »beta meno, beta piùemissione alfa, fissione
alla proton drip-line:l’interazione nucleare forte non èin grado di legare gli ultimi nucleoni tenuti all’interno dalla barriera
Coulombiana
radioattività 1-proton 1981: scoperta al GSI (Hoffmann et al.)~30 emettitori noti, Z = da 53 a 83
radioattività 2-proton dovuto alla pairingprevisto negli anni 60 (Goldansky)
da uno stato eccitato-2p decay:
22Al, 26P, 31Ar,…
altri casi:14O, 17Ne, 18Ne(T. Zergueras et al.)
dallo stato fondamentalenei nuclei leggeri
6Be, 12O, 16Ne, 19Mgvite medie dell’ordine dei tempi di reazione(~10-20 s)
nella regione di massa A~50 vite medie: ~ms45Fe, 48Ni, 54Zn, ?…
emissione sequenziale
3 bodies break-up
2He radioactivity
modello semplificato:tunneling di una particella 2He attraverso la barriera Coulombiana
confronto tra i modelli di massa
T1/2 = f(Q2P)
se Q2P è troppo elevato il nucleo non è legato o T1/2 è
troppo breve
se Q2P è troppo piccolo tunneling troppo lento:
+ domina il decadimento
regione di massa A~50: barriera Coulombiana sufficientemente
elevata (Z = 20 ~ 30) vita media: 1 s ~ 10 ms
candidati: (modelli di massa di Cole, Brown, Ormand)45Fe, 48Ni, 54Zn42Cr, 49Ni
accessibili con esperimenti di frammentazione del proiettile
54Zn
49Ni48Ni
45Fe
42Cr
1996 GSI (Darmstadt - Germany)prima osservazione di 42Cr, 45Fe, 49Ni
nessuna informazione sul tipo di decadimento
1998 GANIL (Caen - France)ricerca di 48Ni (infruttuosa)
prima osservazione di 55,56Zn
1999 GANILscoperta di 48Ni
decadimento di 42Cr e 49Ni45Fe: statistica molto bassa
48Ni: nessun dato sul decadimento
2000 GANIL – 2001 GSIdecadimento per emissione di 2-protoni di 45Fe
Stime per le sezioni d’urto (accessibilità)low confidence… ordine di grandezza (da exp. 1999 a GANIL)
42Cr 20~200 pb45Fe ~0.8 pb49Ni ~1.3 pb48Ni ~0.04 pb
frammentazione del proiettilebersaglio di Nichel naturaleSISSI device(grande accettanza)
frammentazione del proiettilebersaglio di Nichel naturaleSISSI device(grande accettanza)
spettrometro LISE3selezione Bdegrader acromatico (Be)filtro di Wien
spettrometro LISE3selezione Bdegrader acromatico (Be)filtro di Wien
set-up di rivelazioneidentificazione degli ionimisura del decadimento
set-up di rivelazioneidentificazione degli ionimisura del decadimento
Fascio primariociclotroni CSS1 e CSS2 58Ni @ 75 MeV / Aintensità sul target ~3 Ae
Fascio primariociclotroni CSS1 e CSS2 58Ni @ 75 MeV / Aintensità sul target ~3 Ae
105 p/s
1013 p/s
10-100 p/s
efficienza di trasmissione: 1~10 %
telescopio di silicioidentificazione ione per ione degli eventi di impiantazione
impiantazione: double side silicon strip detector (X-Y) 16 x 3 mm
misure ridondanti riduzione del fondo
tempo di volo
- micro-channelPLATES
- HF del ciclotrone
- veto particelle leggere
- energia residua- perdita di
energia
Blank et al. (2000)
Osservazione del 48Ni4 nuclei impiantati
esperimento a GANIL 200022 eventi di impiantazione di 45Fe
condizioni per l’identificazione:da 8 a 10 parametri
fondo quasi nullo
PP
impiantazione decadimentocorrelazione degli eventi nel pixel
riduzione del fondo nelle distribuzioni energia/tempo dei decadimenti
energia del protonerivelatore a strip Є ~ 100 %
coincidenze con le particelle silici vicini Є ~ 30 %
Array di rivelatori al germaniospettroscopia dettagliata-, -p-
Confronto con le previsioni teoriche wishell model
(struttura nucleare, interazioni)
meno esotico più alta production rate coincidenze protoni-gamma alcune transizioni identificate stime di massa (IMME)
EP ~ 1.9 MeV T1/2 ~ 10-12 s
vita media misurata: 13.4 ms
molto probabilmente decay
EP ~ 3.7 MeV T1/2 ~ 10-19 s
vita media misurata: 12 ms
molto probabilmente decay
assegnazione della transizione:
energia del picco: 1.14 ± 0.05 MeVnel range atteso perché
l’emissione di 2p sia osservabile
larghezza del picco: 60 keV30 % più stretta che p no pile-up
vita media: 4.7 mscompatibile con Q2P
filiazione:in accordo con l’energia e il tempo del decadimento p decay del 43C
Descrizione coerente dell’emissione di 2p dallo stato
fondamentale del 45Fe
confronto tra 45Fe e 46Fe (p):
stesse condizioni energetiche:Q simili e stessa energia EP
efficienza di coincidenza: 30~35 %
22 nuclei di 45Fe impiantati/ 12 conteggi nel picco 2pvita media breve, tempo morto dell’acquisizione 0.3~0.5 msda 3 a 4 eventi di decadimento probabimente persi
2p branching ratio: 70~80 %competizione tra i canali p e 2p in accordo con i risultati del GSIstatistica molto bassa...
esperimento:
semplice modello di tunneling:
con il fattore spettroscopico:S ~ 0.20 shell model (B. Brown)
ms7.4T 4.34.12/1
ms024.0T 074.0017.02/1
ms12.0T 38.009.02/1
esperimento: 1.14 ± 0.05 MeV
modelli di massa: 1.15 ± 0.09 MeV (Brown, 1991) 1.22 ± 0.05 MeV (Cole, 1996) 1.28 ± 0.18 MeV (Ormand, 1996)
Q2
Pv
ita
me
dia
R-matrix: (Barker, Brown)con interazione p+p in onda S = 0.20
decadimento a 3 corpip-p correlazione (Jacobi T)
buon accordo per correlazioni p-wave
dal nucleo mirror: ultimi dueprotoni nello stato f
(Grigorenko et al.)emissione sequenziale
stato intermedio 44Mn Q1P = -24 a +10 keVT1/2 alcune ore ~ alcuni giorni
ms41~4T 2/1
di-proton
3-body
indép.
esperimento
42Cr, 49Ni molto probabilmente decadimento
45Fe emissione di 2-proton dallo stato fondamentale
descrizione coerenteincluso il decadimento del nucleo figlio (43Cr)
possibile competizione tra 2p / p
dati dal GSI in buon accordo con i risultati di GANIL
esperimento
42Cr, 49Ni molto probabilmente decadimento
45Fe emissione di 2-proton dallo stato fondamentale
descrizione coerenteincluso il decadimento del nucleo figlio (43Cr)
possibile competizione tra 2p / p
dati dal GSI in buon accordo con i risultati di GANIL
Confronto con i modelli
risultati dipendenti dal modello nuovi calcoli in progress
l’emissione sequenziale sembra esclusa
problemi ancora aperti:3-body break-up o radioattività 2He?
Confronto con i modelli
risultati dipendenti dal modello nuovi calcoli in progress
l’emissione sequenziale sembra esclusa
problemi ancora aperti:3-body break-up o radioattività 2He?
esperimenti (GANIL)
45Fe conferma dell’emissione di 2p(riproducibilità) precisi Q2P e T1/2
decadimento del figlio, branch
48Ni osservazione 1999 buone condizioni
per l’emissione di 2p tipo di decadimento?
54Zn osservazione 55,56Zn 1998 tra 10 e 15 nuclei di
54Zn / giorno
esperimenti (GANIL)
45Fe conferma dell’emissione di 2p(riproducibilità) precisi Q2P e T1/2
decadimento del figlio, branch
48Ni osservazione 1999 buone condizioni
per l’emissione di 2p tipo di decadimento?
54Zn osservazione 55,56Zn 1998 tra 10 e 15 nuclei di
54Zn / giorno
?
scopomisure di correlazioni angolari dei protoni emessidiscriminazione tra emissione 2He / altri casi
sviluppo TPC
impiantazione in una cella a gas
tracking 3D dei protoni rivelatore X-Y Z time projection
tecnologia MGWC(high energy physics)
M. Dracos et al.
elettronica integrata(ASICs)
scopomisure di correlazioni angolari dei protoni emessidiscriminazione tra emissione 2He / altri casi
sviluppo TPC
impiantazione in una cella a gas
tracking 3D dei protoni rivelatore X-Y Z time projection
tecnologia MGWC(high energy physics)
M. Dracos et al.
elettronica integrata(ASICs)
identificazione
drift degli elettroni
nucleo emettitore
protoni
rivelatore X-Y
cam
po
ele
ttri
co
Decadimento per emissione di 2 protoni
Le figure utilizzate in questa presentazione sono state prese dal talkpresentato da J. Giovinazzo alla Conferenza “International Symposiumon Proton-Emitting Nuclei - Procon 2003” tenutasi presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (PD) dal 12 al 15 febbraio 2003.Come riferimenti bibliografici si possono prendere i seguenti due articoli e le referenze in essi contenute
• J. Giovinazzo et al., Phys. Rev. Lett. 89(2002)102501-1/4• M. Pfützner et al., Eur. Phys. J. A14(2002)279-285