[論文レビュー] Search for Fingerprints of Tetrahedral Symmetry in $^{156}Gd$

Q. T. Doan, D. Curien+29 more|Jyväskylä University Digital Archive (University of Jyväskylä)|Nov 8, 2008

Nuclear physics research studies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、高統計的 γγγ 共鳴測定を用いて 156Gd における正四面体対称性を調査し、奇スピン負パリティバンドにおける準位内 E2 遷移の抑制を確認した。これは、正確な正四面体対称性に対する理論的予測と整合的である。実験では新たな準位間遷移を確立し、B(E2)/B(E1) 結合比について初めて実験的不確実性を評価した。その結果、奇スピンバンドでは偶スピンバンドと比較して2桁の抑制が示された。

ABSTRACT

Theoretical predictions suggest the presence of tetrahedral symmetry as an explanation for the vanishing intra-band E2-transitions at the bottom of the odd-spin negative parity band in $^{156}Gd$. The present study reports on experiment performed to address this phenomenon. It allowed to determine the intra-band E2 transitions and branching ratios B(E2)/B(E1) of two of the negative-parity bands in $^{156}Gd$.

研究の動機と目的

• 正四面体対称性が 156Gd において奇スピン負パリティバンドの準位内 E2 遷移を消滅させるという理論的予測を検証すること。
• 高統計的 γγγ 共鳴データを用いて、以前の E2 遷移測定における曖昧さを解消すること。
• 初めて、156Gd の低スピン状態における B(E2)/B(E1) 結合比の実験的不確実性を決定すること。
• 奇スピン負パリティバンドを含む交差励起効果を探索すること。

提案手法

• 156Gd 核は、27 MeV のビームエネルギーで 154Sm(α,2n) の融合蒸発反応により生成された。
• 43 個の HP-Ge ディテクタをアンチコンプトン遮蔽構成で使用し、合計効率 4.2% の γγγ 共鳴イベントを収集した。
• デジタル TNT2 収集カードにより、最大 100 kHz の高計数率動作が可能となり、ジョルダノフ法を用いた線形性の向上とベースライン回復が実現された。
• トリガーレスモードでデータ収集が行われ、純粋なアンフォールド γγγ 共鳴イベントが 228 × 10^6 個得られた。
• γ線エネルギーと共鳴相関を用いて準位図を再構築し、低強度遷移に特に注目した。
• 縮小遷移確率 B(E2)/B(E1) が抽出され、不確実性推定を含めて、以前の研究と比較された。

Figure 1: Partial decay scheme of 156 Gd showing the ground-state band, odd- and and even-spin negative parity bands; the newly established interconnecting transitions are shown (see the text).

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 156Gd の奇スピン負パリティバンドにおける準位内 E2 遷移が、正四面体対称性によって消滅するかどうか。
• RQ2 正四面体対称性が成立する場合に予想されるように、奇スピンバンドの B(E2)/B(E1) 結合比が偶スピンバンドと比較して2桁抑制されているかどうか。
• RQ3 高統計的 γγγ 共鳴データを用いて、新たな準位間遷移を同定できるか。
• RQ4 156Gd の低ス pin 状態における B(E2)/B(E1) 結合比測定の実験的不確実性は何か。
• RQ5 4^{-} → 2^{-} 遷移が存在しないか、極めて弱いかどうか。これは非軸対称な正四面体構造を示唆する。

主な発見

• 156Gd の奇スピン負パリティバンドにおける準位内 E2 遷移は、9^{-} 準位未満で消滅することが確認され、正四面体対称性を支持する。
• 11^{-} → 9^{-} E2 遷移は、400–402 keV のダブルットと重なり、470 keV 線からの汚染のため、明確に確立できない。
• 15^{-} および 13^{-} 準位において、B(E2)/B(E1) 結合比はそれぞれ 4.5(1.0) および 5.5(0.6) × 10^6 fm^2 として測定され、以前の研究と整合的である。
• 偶スピン負パリティバンドにおける B(E2)/B(E1) 結合比は、奇スピンバンドと比較して最大2桁高いことが示され、後者における強い抑制が裏付けられた。
• 9^{-} → 7^{-} および 7^{-} → 5^{-} 遷移の B(E2)/B(E1) 結合比の上限が、それぞれ <26(-5) および <92(-11) × 10^6 fm^2 として確立され、新たな制約が得られた。
• 4^{-} → 2^{-} 遷移は確立できず、非常に弱いか存在しない可能性があることが示され、非軸対称な正四面体構造と整合的である。