Yüksek rezolüsyonlu (3He,t) reaksiyonunda gözlenen Gamow-Teller seviyelerinin parçacık bozunum genişlikleri
Particle decay widths of Gamow-Teller states observed in high resolution (3He,t) reaction
Yazar: BENGÜ BİLGİER
Danışman: PROF. DR. BAKİ AKKUŞ ; PROF. DR. YOSHİTAKA FUJİTA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nükleer fizik = Nuclear physics

Özet:
Gamow Teller (GT) geçişleri, atom çekirdeği içerisinde en sık görülen spin izospin tipi zayıf etkileşme süreçleridir. Zayıf nükleer etki, özellikle GT geçişleri ile ilgili çalışmalar nükleer fiziğin ve nükleer astro fiziğin temel konularındandır. GT geçişleri ß-bozunumları ve (p,n) ya da (3He,t) reaksiyonları gibi yük değişim (CE) reaksiyonları ile incelenebilir. ß-bozunumu çalışmalarında ulaşılabilir uyarılmış enerji bölgesi çekirdeğin bozunma Q-değeri tarafından sınırlıdır. CE reaksiyonlarında böyle bir Q-değeri sınırlaması olmadığı için ilgilenilen çekirdekte yüksek uyarılmış seviyelere ulaşılır.Orta enerjilerde yapılan (p,n) reaksiyonu çalışmaları 1980'lerde başlamıştır. GT geçişlerinin ayrıntılı çalışmaları ise 300 keV'den daha yüksek enerjilerde, yetersiz enerji rezolüsyonu yüzünden sınırlanmıştır. Günümüzde bir spektrometre sistemi kullanılması ile uygulanabilen hüzme eşleştirme teknikleri ile Osaka, Japonya'da bulunan Research Center for Nuclear Physics (RCNP)'de daha yüksek enerji rezolüsyonları elde edilmiştir.13N çekirdeğindeki GT seviyelerini ve parçacık bozunum genişliklerini çalışabilmek için RCNP'de 0o saçılma açısında ve nükleon başına 140 MeV enerjide 13C(3He,t)13N deneyi gerçekleştirilmiştir ve 35 keV değerinde ß-bozunumuna göre çok daha yüksek bir enerji rezolüsyonu elde edilmiştir. Bu deneysel şartlar altında tesir kesiti ve B(GT) değerlerinin orantılı olduğu bilinmektedir. 0o'deki B(GT) değerlerinin tesir kesiti ile orantılılığı kullanılarak standart B(GT) değeri elde edilmiştir. Bu standart B(GT) değeri kullanılarak 13C'un temel seviyesinden 13N'e gerçekleşen GT geçişlerinin B(GT) değerleri hesaplanmıştır. Şiddetli şekilde uyarılmış seviyelerin yanı sıra birkaç tane zayıf olarak uyarılmış seviye de açıkça gözlenmiştir.13N çekirdeğinin proton ayrılma enejisinin düşük bir değerde (1.944 MeV) olmasından dolayı proton bozunumu izinlidir. Bunun sonucunda bazı uyarılmış enerji değerlerinin farkedilir genişliğe sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bozunum genişlikleri uyarılmış seviyelerin ömürleri ile ilişkilidir. Bu çalışmada elde edilen yüksek rezolüsyon sonuçları ile uyarılmış enerjilerin genişlikleri hesaplanabilmiştir. Örneğin 8.9 MeV enerjideki seviyenin 185 keV değerinde büyük bir genişliğe sahip olduğu bulunmuştur.

Abstract:
Gamow Teller (GT) transitions are the most common weak interaction processes of spin isospin type in atomic nuclei. Studying the weak nuclear response, especially GT transitions, is one of the key issues in nuclear physics and nuclear astro-physics. The GT transitions can be investigated by ß-decay and also Charge Exchange (CE) reactions such as (p,n) or (3He,t) reactions. In ß-decay studies the accessible range of excitation energy is limited by the decay Q-value. Since CE reactions do not have such limitations highly excited states can be studied.Pioneering (p,n) reactions at intermediate incoming energies started in 1980?s. However, the detailed studies of GT transitions were limited by the insufficient energy resolution of more than 300 keV. By realising beam matching techniques, higher energy resolutions were achieved at the Research Center for Nuclear Physics (RCNP), Osaka, Japan by using a spectrometer system.In order to study the GT states in 13N nucleus and particle decay widths, 13C(3He,t)13N CE reaction at 0o scattering angle and 140 MeV/nucleon was performed at RCNP. A high energy resolution of 35 keV was achieved. Under this experimental condition, it is known that cross sections and B(GT) values are proportional. Using the proportionality between the cross sections and B(GT) values at 0o, the standart B(GT) value is obtained. Via this standart B(GT) value, the B(GT) values for the GT transitions fromground state of 13C to 13N were determined. In addition to strongly excited states, a few very weakly excited states were clearly observed.Due to the low value of the proton seperation energy of 1.944 MeV in 13N nucleus, proton decay is allowed. As a result, it was found that some of the excited states have noticable width. Decay widths are related with life times of the excited states. Owing to the high energy resolution obtained in this study, widths of excited states were precisely determined. It was found that 8.9 MeV state has a large width of 185 keV.