[论文解读] 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 5

一句话总结

本研究通过高统计量的 $^{156}$Gd $\gamma\gamma\gamma$ 符合测量，调查了四面体对称性，确认了在奇自旋负宇称能带中，带内 E2 跃迁受到抑制——这与精确四面体对称性的理论预测一致。实验确定了新的带间跃迁，并首次提供了 $B$(E2)/$B$(E1) 比值的实验不确定度，显示在奇自旋能带中该比值相比偶自旋能带被抑制了两个数量级。

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 $^{156}Gd$.

研究动机与目标

• 测试理论预测：$^{156}$Gd 中的四面体对称性会导致奇自旋负宇称能带中带内 E2 跃迁消失。
• 通过使用高统计量的 $\gamma\gamma\gamma$ 符合数据，解决以往对 E2 跃迁测量中的歧义。
• 首次以实验不确定度确定 $B$(E2)/$B$(E1) 分支比，适用于该能带。
• 搜索涉及奇自旋负宇称能带的交叉激发效应。

提出的方法

• 通过 27 MeV 束流能量下的 $^{154}$Sm($\alpha$,2n) 热融合蒸发反应产生 $^{156}$Gd 核素。
• 使用 43 个 HP-Ge 探测器，配置为反契伦科夫抑制模式，总效率为 4.2%。
• 采用数字 TNT2 采集卡，实现高达 100 kHz 的计数率操作，通过 Jordanov 算法提高线性度并恢复基线。
• 数据以无触发模式采集，获得 $228 \times 10^6$ 个纯净的未折叠 $\gamma\gamma\gamma$ 符合事件。
• 利用 $\gamma$ 射线能量与符合关联关系重建能级结构，特别关注低强度跃迁。
• 提取并比较了归一化跃迁概率 $B$(E2)/$B$(E1)，包括不确定度估计，与先前研究进行对比。

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).

实验结果

研究问题

• RQ1 根据四面体对称性预测，$^{156}$Gd 的奇自旋负宇称能带中，带内 E2 跃迁是否消失？
• RQ2 在四面体对称性预期下，奇自旋能带中的 $B$(E2)/$B$(E1) 比值是否相比偶自旋能带被抑制两个数量级？
• RQ3 能否利用高统计量的 $\gamma\gamma\gamma$ 符合数据识别出新的带间跃迁？
• RQ4 在 $^{156}$Gd 的低自旋态中，$B$(E2)/$B$(E1) 比值测量的实验不确定度是多少？
• RQ5 是否存在 $4^{-}\to 2^{-}$ 跃迁，或其强度极弱，表明存在非轴向四面体结构？

主要发现

• 确认 $^{156}$Gd 的奇自旋负宇称能带中，低于 $9^{-}$ 态的带内 E2 跃迁消失，支持四面体对称性。
• $11^{-}\to 9^{-}$ E2 跃迁强度过弱，无法确证，可能由于与 400–402 keV 双峰重叠，且受 470 keV 线污染影响。
• 对于 $15^{-}$ 和 $13^{-}$ 态，测得的 $B$(E2)/$B$(E1) 比值分别为 4.5(1.0) 和 5.5(0.6) $\times 10^6$ fm$^2$，与先前研究一致。
• 偶自旋负宇称能带中的 $B$(E2)/$B$(E1) 比值比奇自旋能带高出两个数量级，表明后者的强烈抑制。
• 对 $9^{-}\to 7^{-}$ 和 $7^{-}\to 5^{-}$ 跃迁建立了 $B$(E2)/$B$(E1) 的上限，分别为 $<26(-5)$ 和 $<92(-11)$ $\times 10^6$ fm$^2$，提供了新的约束。
• $4^{-}\to 2^{-}$ 跃迁无法被确认，表明其强度极弱或不存在，与非轴向四面体结构一致。