[논문 리뷰] Shape Coexistence and Mixing in 152Sm

W. D. Kulp, John L. Wood외 16명|ArXiv.org|2007. 06. 28.

Medical Imaging and Pathology Studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 고통수 다중단계 쿨롱 여기 및 비탄성 중성자 산란을 통해 $^{152}$Sm에서의 형태 공존을 조사하며, 저에너지 스펙트럼이 집단적 $\beta$-진동 상태가 아니라 서로 다른 탈형을 가진 두 개의 근접한 비틀림-회전 밴드의 강한 혼합에 의해 가장 잘 설명됨을 보여준다. 분석은 수준 에너지, $B(E2)$, $B(E0)$ 및 이소머 이동을 약 10%의 정밀도로 기술하며, 이중음파 $\beta$-진동 상태의 존재를 배제한다.

ABSTRACT

Experimental studies of 152Sm using multiple-step Coulomb excitation and inelastic neutron scattering provide key data that clarify the low-energy collective structure of this nucleus. No candidates for two-phonon beta-vibrational states are found. Experimental level energies of the ground-state and first excited (0+ state) rotational bands, electric monopole transition rates, reduced quadrupole transition rates, and the isomer shift of the first excited 2+ state are all described within ~10% precision using two-band mixing calculations. The basic collective structure of 152Sm is described using strong mixing of near-degenerate coexisting quasi-rotational bands with different deformations.

연구 동기 및 목표

• 두음파 $\beta$-진동 상태가 $^{152}$Sm에 존재하는지 여부를 규명하기 위해, 이러한 진동이 예측되는 주요 후보로 여겨지는 핵에서 연구한다.
• 고정밀 스펙트로스코피를 이용해 탈형 핵에서 비판점 시나리오와 집단적 진동 모드의 타당성을 시험한다.
• $^{152}$Sm의 저에너지 $0^+$ 및 $2^+$ 상태의 성격을 규명하며, 특히 이들이 $\beta$-진동 상태인지 형태 공존 회전 밴드에서 기인하는지 여부를 밝힌다.
• $N=90$에서의 $Z=64$ 부분껍질 갭이 양성자 쌍의 구조 혼합을 통해 형태 공존을 어떻게 이끌어내는지 평가한다.

제안 방법

• 다중단계 쿨롱 여기(multi-Coulex)는 LBNL 88인치 사이클로트론에서 $^{152}$Sm 빔을 $^{208}$Pb 타겟에 652 MeV의 입사 에너지로 조사하였다.
• 코인시던트 $\beta$-선 검출은 콜로말링 억제된 게르마늄 검출기 어레이인 Gammasphere와 도플러 보정을 위한 CHICO 입자 검출기 어레이를 사용하여 달성되었다.
• CHICO에서의 고각도 해상도(1°)와 Gammasphere의 104-Ge 검출기 구성은 $\beta$-선 에너지 및 각도 상관관계의 정밀 측정을 가능하게 하였다.
• 집단적 구조를 기술하기 위해 이중밴드 혼합 모델을 사용하였으며, 실험적 $B(E2)$, $B(E0)$, 수준 에너지 및 이소머 이동에 적합하도록 모델의 매개변수를 조정하였다.
• 모델은 $B(E2)$ 행렬 요소에 대해 그로즈인스의 규칙을 포함하며, 두 개의 $K^\pi = 0^+$ 밴드 간의 혼합 진폭을 고려한다.
• 도플러 이득 감쇠 및 코인시던스 게이팅(p-p-γ, p-p-γ-γ 등)을 통해 특정 전이, 특히 122–689 keV 캐스케이드를 격리하고 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 집단 모델 확장에 의해 예측된 대로 $^{152}$Sm에 두음파 $\beta$-진동 상태가 존재하는가?
• RQ2 $^{152}$Sm의 저에너지 스펙트럼은 비판점 시나리오로 설명되는 것이 더 나은가, 아니면 공존하는 준회전 밴드로 설명되는가?
• RQ3 관측된 $B(E2)$ 및 $B(E0)$ 전이 강도는 $\beta$-진동 성질을 도입하지 않고도 밴드 혼합으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 $N=90$에서의 $Z=64$ 부분껍질 갭이 $^{152}$Sm에서 형태 공존을 이끄는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 두음파 $\beta$-진동 상태 후보는 $^{152}$Sm에서 관측되지 않았으며, 집단 모델 확장의 예측과 정면으로 배치된다.
• 기본 상태 및 첫 번째 들뜬 $0^+$ 밴드의 실험적 수준 에너지는 이중밴드 혼합 모델을 통해 약 10% 이내로 재현되었다.
• 두 개의 $K^\pi = 0^+$ 밴드 내부 및 상호 간 전이에 대한 $B(E2)$ 값은 이중밴드 혼합 모델에 의해 잘 기술되었으며, 계산된 값이 실험 데이터와 약 10% 이내로 일치하였다.
• 두 개의 $0^+$ 밴드 간 전이에 대한 $B(E0)$ 행렬 요소는 계산된 값 72 × 10⁻³ (단위: $e^2$fm⁴)로 재현되었으며, 실험 값 51(5) × 10⁻³과 유사하였다.
• 첫 번째 들뜬 $2^+$ 상태의 이소머 이동은 이중밴드 혼합 모델에 의해 일관되게 기술되었으며, 이는 모델의 타당성을 지지한다.
• 모델에서 유도된 혼합 진폭 비율 $\beta_2/\alpha_2 = 0.7069$ 는 $(t,\alpha)$ 전이 실험에서 유도된 0.707과 일치하여 강력한 일致성을 보였다.