modi di decadimento « classic i » beta m eno , beta p iù emission e al f a , fission e

1. verso nuovi modi di decadimento modi di decadimento « classici » beta meno, beta più emissione alfa, fissione alla proton drip-line: l’interazione nucleare fortenon è in grado di legare gli ultiminucleoni gtenuti all’interno dalla barrieraCoulombiana  radioattività 1-proton 1981: scoperta al GSI (Hoffmann et al.) ~30 emettitori noti, Z = da 53 a 83  radioattività 2-proton dovuto alla pairing previsto negli anni 60 (Goldansky)

2. emissione di 2-protoni da uno stato nucleare da uno stato eccitato b-2p decay: 22Al, 26P, 31Ar,… altri casi: 14O, 17Ne, 18Ne (T. Zergueras et al.) dallo stato fondamentale nei nuclei leggeri 6Be, 12O, 16Ne, 19Mg vite medie dell’ordine dei tempi di reazione (~10-20 s) nella regione di massa A~50 vite medie: ~ms 45Fe, 48Ni, 54Zn, ?… emissione sequenziale 3 bodies break-up 2He radioactivity

3. vita media del tunneling modello semplificato: tunneling di una particella2He attraverso la barriera Coulombiana  confronto tra i modelli di massa  T1/2 = f(Q2P) se Q2Pè troppo elevato  il nucleo non è legato o T1/2è troppo breve se Q2Pè troppo piccolo  tunneling troppo lento: b+ domina il decadimento

4. 54Zn 49Ni 48Ni 45Fe 42Cr candidati per il decadimento 2p regione di massa A~50: g barriera Coulombianasufficientemente elevata (Z = 20 ~ 30) gvita media: 1 ms ~ 10 ms candidati: (modelli di massa diCole, Brown, Ormand) 45Fe, 48Ni, 54Zn 42Cr, 49Ni  accessibili con esperimenti di frammentazione del proiettile

5. storia degli esperimenti 1996 GSI (Darmstadt - Germany) prima osservazione di42Cr, 45Fe, 49Ni nessuna informazione sul tipo di decadimento 1998 GANIL (Caen - France) ricerca di 48Ni (infruttuosa) prima osservazione di55,56Zn 1999 GANIL scoperta di48Ni decadimento di42Cr e 49Ni 45Fe: statistica molto bassa 48Ni: nessun dato sul decadimento 2000 GANIL – 2001 GSI decadimento per emissione di 2-protonidi45Fe

6. sezioni d'urto di frammentazione Stime per le sezioni d’urto (accessibilità) glow confidence… gordine di grandezza(da exp. 1999 a GANIL) 42Cr 20~200 pb 45Fe ~0.8 pb 49Ni ~1.3 pb 48Ni ~0.04 pb

7. GANIL/LISE3: frammentazione del proiettile Fascio primario ciclotroni CSS1 e CSS2 58Ni @ 75 MeV / A intensità sul target ~3 Ae frammentazione del proiettile bersaglio di Nichel naturale SISSI device (grande accettanza) 1013 p/s efficienza di trasmissione: 1~10 % 10-100 p/s 105 p/s spettrometro LISE3 selezione Br degrader acromatico (Be) filtro di Wien set-up di rivelazione identificazione degli ioni misura del decadimento

8. identificazione dei nuclei - veto particelle leggere - energia residua - perdita di energia tempo di volo telescopio di silicio identificazione ione per ione degli eventi di impiantazione impiantazione: double side silicon strip detector (X-Y) 16 x 3 mm misure ridondanti riduzione del fondo - micro-channel PLATES -HF del ciclotrone

9. figure per l'identificazione Blank et al. (2000) Osservazione del48Ni 4 nuclei impiantati esperimento a GANIL 2000 22 eventidi impiantazione di 45Fe condizioni per l’identificazione: da 8 a 10 parametri  fondo quasi nullo

10. misure di decadimento impiantazioneg decadimento correlazionedeglieventi nel pixel riduzione del fondo nelle distribuzioni energia/tempo dei decadimenti g b energia del protone rivelatore a strip Є ~ 100 % coincidenzecon le particelleb silici viciniЄ ~ 30 % Array di rivelatori al germanio spettroscopia dettagliata b-g, b-p-g P

11. protoni ritardati vs 2-protoni

12. spettroscopia: il caso del 47Fe meno esoticoapiù alta production rate g coincidenzeprotoni-gamma galcune transizioni identificate gstime di massa (IMME) Confronto con le previsioni teoriche wi shell model (struttura nucleare, interazioni)

13. Cromo-43: nucleo figlio del Ferro-45 dopo l'emissione di 2p

14. Cromo-42: candidato per radioattività 2p EP ~ 1.9 MeV a T1/2 ~ 10-12 s vita media misurata: 13.4 ms amolto probabilmente b decay

15. Nichel-49: candidato per radioattività 2p EP ~ 3.7 MeV a T1/2 ~ 10-19 s vita media misurata: 12 ms amolto probabilmenteb decay

16. transizione 2p assegnazione della transizione: energia del picco: 1.14 ± 0.05 MeV nel range atteso perché l’emissione di 2p sia osservabile larghezza del picco: 60 keV 30 % più stretta che bp g no b pile-up vita media: 4.7 ms compatibilecon Q2P filiazione: in accordocon l’energia e il tempo del decadimento bp decay del43C  Descrizione coerente dell’emissione di 2p dallo stato fondamentale del45Fe

17. confronto tra 45Fe e 46Fe (bp): stesse condizioni energetiche: Qb simili e stessa energia EP efficienza di coincidenza: 30~35 % coincidenze beta-protone

18. discussione 22nuclei di45Fe impiantati/ 12 conteggi nel picco 2p vita media breve, tempo morto dell’acquisizione 0.3~0.5 ms da 3 a 4 eventi di decadimento probabimente persi  2p branching ratio: 70~80 % competizionetra i canalibp e 2p in accordo con i risultati del GSI statistica molto bassa...

19. confronto con i modelli esperimento: 1.14 ± 0.05 MeV modelli di massa: 1.15 ± 0.09 MeV (Brown, 1991) 1.22 ± 0.05 MeV (Cole, 1996) 1.28 ± 0.18 MeV (Ormand, 1996) Q2P esperimento: semplicemodello di tunneling: con il fattore spettroscopico: S ~ 0.20 shell model (B. Brown) vita media

20. indép. di-proton 3-body altri modelli R-matrix: (Barker, Brown) con interazione p+pin onda S = 0.20 decadimento a 3 corpi p-p correlazione (Jacobi T)  buon accordo per correlazioni p-wave dal nucleo mirror: ultimi due protoni nello stato f (Grigorenko et al.) emissione sequenziale stato intermedio44Mn Q1P = -24 a +10 keV T1/2galcune ore ~ alcuni giorni

21. conclusioni esperimento 42Cr, 49Ni molto probabilmente decadimento b 45Feemissione di 2-proton dallo stato fondamentale descrizione coerente incluso il decadimento del nucleo figlio (43Cr) possibile competizionetra 2p / bp datidal GSI in buon accordo con i risultati di GANIL Confronto con i modelli risultati dipendenti dal modello gnuovi calcoli in progress l’emissione sequenziale sembra esclusa problemi ancora aperti: 3-body break-up o radioattività 2He?

22. prospettive (a breve termine) esperimenti (GANIL) 45Fe conferma dell’emissione di 2p (riproducibilità)  precisi Q2Pe T1/2 decadimento del figlio, b branch 48Ni osservazione 1999  buone condizioni per l’emissione di 2p  tipo di decadimento? 54Zn osservazione55,56Zn 1998  tra 10 e 15 nuclei di 54Zn / giorno ?

23. identificazione nucleo emettitore campo elettrico protoni drift degli elettroni rivelatore X-Y prospettive (a lungo termine) scopo misure di correlazioni angolari dei protoni emessi discriminazione traemissione 2He/ altri casi sviluppo TPC impiantazione in una cella a gas tracking 3D dei protoni grivelatore X-Y g Z time projection tecnologia MGWC (high energy physics) M. Dracos et al. elettronica integrata (ASICs)

24. Decadimento per emissione di 2 protoni • Le figure utilizzate in questa presentazione sono state prese dal talk • presentato da J. Giovinazzo alla Conferenza “International Symposium • on Proton-Emitting Nuclei - Procon 2003” tenutasi presso i Laboratori • Nazionali di Legnaro (PD) dal 12 al 15 febbraio 2003. • Come riferimenti bibliografici si possono prendere i seguenti due • articoli e le referenze in essi contenute • J. Giovinazzo et al., Phys. Rev. Lett. 89(2002)102501-1/4 • M. Pfützner et al., Eur. Phys. J. A14(2002)279-285