第三次 HIRFL-RIBLL1 合作组会议 2013 年 8 月 15-16 日，兰州市榆中县

第三次HIRFL-RIBLL1 合作组会议 2013年8月15-16日，兰州市榆中县 • 53Ni b 延迟质子发射测量苏俊中国原子能科学研究院

报告内容 • 研究意义 • RIBLL1上已完成的实验 • 实验改进方案 • 实验模拟 • 总结

研究意义 (Jp, T0) (Z, N) Precursor 通过测量b 延迟质子发射，可以得到: b衰变分支比、半衰期子核激发态能级同位旋相似态(IAS)能级位置 β+ Seq. 2p F IAS (Jp, T0) 2He GT γ QEC p (Z-3, N+1) +2p Two-Proton Daughter γ Sp (Z-2, N+1) + p Proton Daughter γ (Z-1, N+1) Emitter

同位旋多重态质量公式 同位旋多重态 : 质量数A相同，具有相同的Jp、T，不同的Tz。 • 同位旋多重态质量公式 IMME : M(A, T, Tz) = a(A, T)+b(A, T)Tz+c(A,T)Tz2 +d(A,T)Tz3+e(A, T)Tz4 N = Z - 3/2 G.S. 对于同位旋四重态及以上(T≥3/2) IMME是计算远离b稳定线核质量的有力工具如果多重态内所有的核质量均已知, 可以对IMME进行检验 - 1/2 IAS + 1/2 IAS + 3/2 G.S. Proton Neutron

IMME适用性 M(A, T, Tz) = a(A, T)+b(A, T)Tz+c(A,T)Tz2 +d(A,T)Tz3 break down: |d|/s(d)>3 A=8 R. J. Charity et al., PRC 84(2011)051308(R) A=9 M. Brodeuret. al, PRL 108(2012)212501 A=32 M. C. Pyle et al., PRL 88(2002)122501 K. Blaum et al., PRL 91(2003)260801 S. Triambak et al., PRC 73(2006)054313 A. A. Kwiatkowski et al., PRC 80(2009)051302(R) A. Kankainen et al., PRC 82(2010)052501(R) A=33 F. Herfurth et al., PRL 87(2001)142501 A=53 Y. H. Zhang et al., PRL 109(2012)102501

53Ni 质量测量 Y. H. Zhang et al., PRL 109(2012)102501

A=53 T=3/2 IMME检验 53Mn G.S. 53Fe IAS 53Co IAS 53Ni G.S.

53Ni b 延迟质子发射测量 IAS • C. Dossat et al. Nucl. Phys. A 792(2007)18 primary beam 58Ni @ 74.5 MeV / A ~4 Ae projectile fragmentation natNi target detection set-up DSSSD+HPGe GANIL/LISE3 DSSSD 300/500 mm b堆积>100 keV

b堆积效应 Progress in Particle and Nuclear Physics 60 (2008) 403–483 32Ar b延迟质子发射谱：窄峰为ISOLDE (CERN)测量，无b堆积效应宽峰为MSU注入法测量，b堆积造成的峰位位移和展宽效应明显

缺乏p-g符合测量数据 Proton-g 符合 ? • C. Dossat et al. Nucl. Phys. A 792(2007)18

RIBLL1上完成的实验 58Ni初级束能量 68.6 MeV/u 强度~20enA natNi靶 147 mm Al 降能片314 mm 目标离子53Ni RIBLL • DE-TOF进行粒子鉴别。 • Al降能片调整注入深度。 • 重离子注入到16x16 硅微条探测器DSSSD (3 mm pitch, 500 μm thick). • DSSSD对衰变出的b/bp进行探测。 • 5个CLOVER型高纯鍺探测器探测g射线。 • 每个事例标记时间，得到衰变时间谱。

实验结果 54Ni 53Co 53Ni 50Mn 52Co 51Fe ~500 53Ni 事例

p-g符合结果 Desired 需要进行更高统计的实验，对p-g符合结果进行验证

实验改进目标 • 提高53Ni束流强度，积累足够的53Ni事例 • 提高g探测效率 • 改进质子能谱分辨

提高53Ni束流强度 RIBLL1 58Ni初级束能量 70 MeV/u 强度 20 → 100 enA natNi靶 110mm Al 降能片 500 mm 53Ni计数率 0.005 →0.05 pps 总计数500 → 20000

提高g探测效率 Clover Clover LaBr3 Beam Beam

提高g探测效率 • 849 keV处能量分辨 ~ 30keV • 探测器效率~4% → ~6% • p-g符合计数 ~50个 (7 s)

减小b堆积效应 DSSSDs 1 2 3 b 1) 高分辨 2) 中间 3) 高效率 1) 选择条件： p: 朝后 b : 朝前 p b 2) 选择条件： b : 朝后 p b 3) 无条件: p 1) 高分辨 b展宽小, 能量分辨高, 效率低，用于质子能量测量 2) 中间 b展宽小, 能量分辨一般, 效率一般，用于p-g符合测量 3) 高效率 b展宽大, 能量分辨低, 效率高，用于分支比、半衰期测量

质子测量设置 DSSSD2 140mm DSSSD3 140mm DSSSD4 1500mm DSSD1 500mm Al degrader: 调整注入深度 DSSSD2: 53Ni 注入探测质子 DSSSD3: 探测器质子 DSSSD1、4: 探测 b b p Al degrader 53Ni 斜45度摆放探测器减小53Ni在DSSSD2中的注入深度展宽. 注入深度调节至130 mm

蒙特卡洛模拟：重现以前实验结果 53Ni b-delayed proton emission 41Ti b-delayed proton emission 红色: MC 模拟结果灰色: 实验结果Nucl. Phys. A 792(2007)18

对新实验设置的MC模拟 MC 输入硅探测器能量分辨: 50 keV 注入深度: 130 mm 总53Ni计数: 20000 高能量分辨、低b堆积谱可以得到较可靠的质子能量

总结 • 53Co IAS 激发能是解决 A=53, T=3/2多重态IMME问题的关键参数. • 我们计划在提高53Ni束流强度的基础上，改进实验方案对53Ni 延迟质子发射再次进行测量: 验证p-g符合测量结果验证IAS发射的质子能量 • 改进后的实验将给出较高精度的53Co IAS 激发能数据，为 IMME 问题提供检验.

谢谢大家！

第三次 HIRFL-RIBLL1 合作组会议 2013 年 8 月 15-16 日，兰州市榆中县