[論文レビュー] Exotic Collective Excitations at High Spin: Triaxial Rotation and Octupole Condensation

Xiaofeng Wang|ArXiv.org|Oct 28, 2008

Nuclear physics research studies被引用数 3

ひとこと要約

本学位論文は、高スピンにおける奇妙な核励起状態を調査し、163Tmにおける三軸強発散（TSD）バンドと、238-242Pu同位体におけるオクタポール相関を同定した。寿命測定およびクーロン励起を用いて、TSDバンドが、ゆらぎ運動ではなく三軸井戸の粒子-hole励起に起因すること、240Puにおける強いオクタポール相関がフォノン凝縮を引き起こし、理論で予測された特徴的な崩壊パターンとバンド交差を説明できることを示した。

ABSTRACT

In this thesis work, two topics, triaxiality and reflection asymmetry, have been discussed. Band structures in $^{163}$Tm were studied in a "thin" target experiment as well as in a DSAM lifetime measurement. Two new excited bands were shown to be characterized by a deformation larger than that of the yrast sequence. These structures have been interpreted as Triaxial Strongly Deformed bands associated with particle-hole excitations, rather than with wobbling. Moreover, the Tilted-Axis Cranking calculations provide a natural explanation for the presence of wobbling bands in the Lu isotopes and their absence in the neighboring Tm, Hf and Ta nuclei. A series of so-called "unsafe" Coulomb excitation experiments as well as one-neutron transfer measurements was carried out to investigate the role of octupole correlations in the $^{238,240,242}$Pu isotopes. Some striking differences exist between the level scheme and deexcitation patterns seen in $^{240}$Pu, and to a lesser extent in $^{238}$Pu, and those observed in $^{242}$Pu and in many other actinide nuclei such as $^{232}$Th and $^{238}$U, for example. The differences can be linked to the strength of octupole correlations, which are strongest in $^{240}$Pu. Further, all the data find a natural explanation within the recently proposed theoretical framework of octupole condensation.

研究の動機と目的

• 163Tmにおける新たに観測された励起バンドの性質を特定し、それが三軸回転運動か、ゆらぎ運動に起因するかを同定すること。
• 特に240Puにおいて強い反軸対称歪みが予想される中で、Pu同位体におけるオクタポール相関の役割を調査すること。
• 実験データにおけるバンド構造と崩壊パターンを説明する理論的枠組み、すなわちオクタポール凝縮の妥当性を検証すること。
• 三軸およびゆらぎバンドにおける測定値と計算値の間の四極モーメントの不一致を解消すること。
• Pu同位体系列および隣接核種のデータを比較することで、アクチニド核における集団励起の理解を拡張すること。

提案手法

• 163Tmにおける励起状態の寿命を決定するために、『薄い』標的に基づく実験およびドップラー・シフト減衰測定（DSAM）を実施した。
• 238,240,242Puにおける『危険な』クーロン励起および1中性子移動実験を実施し、オクタポール集団性を調べた。
• 163TmおよびLu同位体における三軸形状および回転ダイナミクスをモデル化するために、傾き軸クランキング（TAC）計算を適用した。
• 弱いガンマ線遷移を検出するために、Gammasphere検出器アレイにコンプトン遮蔽およびBGOシールドを組み合わせた。
• データキャリブレーション、バックグラウンド除去、およびエネルギー準位図再構築のために、BlueデータベースおよびRadwareソフトウェアを用いた。
• 実験的バンド構造および遷移確率と理論的予測を比較することで、オクタポール凝縮モデルを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 163Tmにおける新たに観測されたバンドは、三軸強発散バンドか、ゆらぎバンドとして最も適切に記述されるか？
• RQ2 なぜLu同位体ではゆらぎバンドが観測されるのに対し、隣接するTm、Hf、Ta核では観測されないのか？
• RQ3 240Puにおけるオクタポール相関の強さと性質は、238Puおよび242Puと比較してどう異なるか？
• RQ4 240Puにおける特徴的な崩壊パターン、特に負パリティバンドへの崩壊が、オクタポールフォノン凝縮によって説明可能か？
• RQ5 オクタポール凝縮モデルによる予測と比較して、実験的バンド交差および遷移強度データはどのように一致するか？

主な発見

• 163Tmにおける2つの新たな励起バンドは、ヨーストバンドを上回る歪みを持つ三軸強発散（TSD）バンドとして同定され、ゆらぎ運動とは関係がない。
• 163Tmにおける寿命測定では、TSDバンドへの励起がより大きな歪みを持つ状態からの起源であることが示され、複雑なアライメントおよびアライメントダイナミクスが示唆された。
• 傾き軸クランキング（TAC）計算により、Lu同位体におけるゆらぎバンドの存在と、Tm、Hf、Ta核におけるそれらの不在をうまく説明できた。
• 240Puでは、第一励起0+状態に起因するバンドが、オクタポールバンドへのみ崩壊するという特徴的な崩壊パターンが観測され、強いオクタポール相関が示唆された。
• 240Puのデータは、フォノンが回転軸に整列し、共鳴する凝集体を形成するオクタポール凝縮モデルによって最もよく説明された。この凝集体は、正パリティおよび負パリティバンド間のエネルギー差に振動を引き起こす。
• 242Puの準位構造は弱いオクタポール相関と整合的であり、238Puは中間的挙動を示し、Pu同位体系列におけるオクタポール強度の体系的傾向が確認された。