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Z.Elekes et al.

Spectroscopic Study of Neutron Shell Closures via Nucleon Transfer in the Near-Dripline Nucleus 23 O. Phys. Rev. Lett. 98, 102502 (2007). Z.Elekes et al. 概要. ● 22 O(d,p) 23 O  22 O + n 　反応を使って 23 O の neutron single particle energy を 測った。

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Presentation Transcript

  1. Spectroscopic Study of Neutron Shell Closures via Nucleon Transfer in the Near-Dripline Nucleus 23O Phys. Rev. Lett. 98, 102502 (2007) Z.Elekes et al.

  2. 概要 ●22O(d,p)23O  22O + n　反応を使って23O の neutron single particle energy を 測った。 ●4.0MeV (d3/2) と 5.3MeV (pf shell のstate) の共鳴状態が見つかった。 ●s1/2と d3/2 state のエネルギー差　4.0MeV はN=16のshell gap に対応する。 ●1.3MeV はN=20 のshell gap に対応し Z=8では魔法数が消滅している。

  3. 0d3/2 20 24Oにおける魔法数N=20の消滅 （理論） 魔法数N=16の出現 T.Otsuka et al.,Phys. Rev.Lett. 87, 082502 (2001) pf pf ~4MeV ~6MeV 0d3/2 20 sd 1s1/2 1s1/2 16 sd 16 0d5/2 0d5/2 14 14 0p1/2 0p1/2 8 8 p p 0p3/2 0p3/2 6 6 0s1/2 0s1/2 2 2 中性子 陽子 29Al 30Si 24O

  4. Z=8、N=14 22O の二重閉殻構造 ガンマ線インビーム分光法 22O22O*γ線 18O と 20O の場合の 約２倍に相当

  5. Invariant Mass Method (不変質量法） Level 図 3/2+ Erel 2.7MeV 22O + n 1/2+ 23O Pn 22O 22O 22O reaction 22O(d,p)23O  22O + n Sn n P22O p D n 23O*

  6. Setup 入射核破砕片分離装置 RIPS (RIKEN Projectile fragment Separator) 一次ターゲット: 9Be 3mm 一次ビーム: 40Ar 94MeV/nucleon 60nA 二次ビーム: 22O●purity 40%　　　　　　 　　 ●34MeV/nucleon 　　　　 ●600cps

  7. O 同位体を識別 Setup 5mm CD2:30mg/cm2

  8. The excitation energy spectrum of 23O Gate of neutron light outputs (A) > 10 MeVee 23 ns < TOF < 48 ns (13 MeV < E < 53 MeV) Two peaks 4.00(2) MeV and 5.30(4) MeV Resolution ~200 keV(FWHM) Total angle-integrated cross section σ(4.0 MeV)=0.84 ±0.17 mb σ(5.3 MeV)=0.33 ±0.10 mb

  9. reaction 運動量移行pn 22O(d,p)23O  22O + n 散乱角度 22O(d,p)23O　反応により 中性子が22Oに持ち込んだ 運動量Pnがわかる。 （半古典的） 23O の第一励起状態の軌道角運動量L

  10. Angular distribution for the 4 MeV inelastic channel DWBA calculation with the code DWUCK Optical potential Entrance channel : 16O + d Exit channel : 17O + p ● D-wave ● spectroscopic factor Sexp(4MeV) = 0.5 ± 0.1

  11. Excited states of 23O N=20 shell gap USD05計算だと‥ ~7MeV Small spectroscopic ほとんど励起されないはず but 実験からは比較的大きい全断面積 σ(5.3 MeV)=0.33 ±0.10 mb N=16 shell gap MCSM 計算だと‥ σ(p3/2) ~ 0.5mb Sexp(5.3MeV) ~ 1.0 σ(f7/2) ~ 20mb Sexp(5.3MeV) ~ 0.02 5.3MeVはpf shell のstate p3/2Sexp(5.3MeV) ~ 1.0 f7/2 Sexp(5.3MeV) ~ 0.02

  12. 結論 ●不変質量法と(d,p)反応を用いて23Oのsingle particle energy を調べた。 ●4.0MeVと5.3MeVの二つの非束縛状態を見つけた。 ●shell model 計算と比較すると、4.0MeVの非束縛状態は中性子の d2/3state　であり、N=16 の魔法数を作り出すことを示している。 この結果は、束縛される酸素同位体がA=24 までであることを説明 できる（フッ素は少なくともA=29まで束縛される）。 ●6.0MeV の非束縛状態は fp shell のstate に対応し、sd shell と fp shell の shell gap が1.3MeV と小さくなり、Z=8ではN=20 の魔法数が消滅する という直接的な証拠になった。

  13. 22O

  14. 中性子d5/2 hole state は (d,p) 反応ではほとんどpopulateされない。 fp fp d3/2 d3/2 s1/2 s1/2 d5/2 d5/2 中性子 中性子 22O 23O 22O 23O

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