Study of the structure of nuclei close to the driplines using radioactive ion beams  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
60348
Type F
Principal investigator Elekes, Zoltán
Title in Hungarian A nukleon-elhullatási vonalakhoz közeli atommagok szerkezetének vizsgálata radioaktív ionnyalábokkal
Title in English Study of the structure of nuclei close to the driplines using radioactive ion beams
Keywords in Hungarian radioaktív ionnyaláb, egzotikus atommagok
Keywords in English radioactive ion beam, exotic nuclei
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Physics 1
Department or equivalent Experimental nuclear physics research group (HUN-REN Institute for Nuclear Research)
Starting date 2006-02-01
Closing date 2009-12-31
Funding (in million HUF) 4.560
FTE (full time equivalent) 1.13
state closed project
Summary in Hungarian
Az utóbbi évtizedben, a radioaktív ionyalábokkal végzet kísérletek hatására arra kényszerültünk, hogy a magfizikában alapvetőnek hitt megállapításokat is újra megvizsgáljuk. A radioaktív ionnyalábbal rendelkező, Japánban található RIKEN kutatóintézetben - ahol két évet töltöttem PhD fokozatom megszerzése után - 2006-ban üzembeállítják az eddigi rendszer egy továbbfejlesztett változatát, az ún. radioaktív ionnyalábgyárat (Radioactive Ion Beam Factory - RIBF).
Jelen pályázat célja - folytatva sikeres kísérleteinket - a RIBF-re is támaszkodva az egzotikus atommagok szerkezetének minél jobb megismerése a (Z,N) sík egy-egy tartományában választ keresve a következő kérdésekre:
- Mekkora az atommag méretének felső határa? Hol húzódnak a nukleon-elhullatási vonalak?
- Hogyan alakulnak az egyrészecske állapotok a stabilitási sávtól távol, és ennek kapcsán, hol vannak a mágikus számok az instabil magok tartományában?
- Hogyan viselkednek a protonok és a neutronok ott, ahol már nincsenek egyensúlyban, azaz a stabilitási sávtól távol?
Az egzotikus atommagok tanulmányozása a nukleáris asztrofizika szempontjából is alapvető jelentőségű. Különösen a nehéz elemek kialakulásáért felelős asztrofizikai r-folyamatot tisztázhatjuk segítségükkel.
A pályázat keretein belül hozzá szeretnénk járulni a RIBF-nél alkalmazható eszközök fejlesztéséhez is, elsőként a már általunk kísérleti fázisba hozott, 312 kristályból álló CsI(Tl) detektorrendszer véglegesítésével.
Summary
During the last decade, the results of the radioacive ion beam experiments forced us to review our basic understanding of nuclear structure. The upgrade of one of the most famous radioactive accelerator facility in RIKEN research institute in Japan - where I stayed as a postdoctoral fellow - will be finished in 2006 under a new name Radioactive Ion Beam Factory - RIBF.
The goal of the present proposal - continuing our previous studies - is a better understanding of the structure of exotic nuclei in some patches of the (Z,N) plane finding answers to the following questions:
- What are the size limits of a nucleus? Where are the driplines?
- How changes the single particle structure far away from the stability line, and in consequence, where are the magic numbers among the unstable nuclei?
- What happens to the protons and neutrons where they are not balanced, i.e., far away from stability?
The study of exotic nuclei is of basic importance regarding nuclear astrophysics. Especially, the astrophysical r-process responsible for the synthesis of heavier nuclei can be investigated efficiently.
In the frame of the proposal, we also would like to contribute to the development of experimental devices that can be used at the RIBF, first by finalizing our 312 crystal CsI(Tl) detector system.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az atommagok héjmodellje kiválóan működik a béta-stabilitási sávhoz közel, és helyesen adja a stabil magok tartományában kísérletileg is megfigyelt mágikus számokat és héjzáródásokat. A radioaktív ionnyalábok felhasználásával az utóbbi 10-15 évben egyre több adat gyűlt össze arra vonatkozóan, hogy ezek a mágikus számok megváltoznak extrém körülmények között távol a stabilitástól. A pályázat során kísérletileg kimutattuk, hogy a 8-as, 20-as és 28-as mágikus neutronszámok eltűnnek a neutrongazdag atommagok tartományában és a 14-es és 16-os új héjzáródás létét is igazoltuk. Ezzel ellentétben kísérleteink arra utalnak, hogy az 50-es mágikusság pedig megmarad a neutron-elhullatási vonalhoz közel is. Legfontosabb eredményként említhetjük, hogy először sikerült közvetlen kísérleti adatot szolgáltatni a 20-as és 16-os neutron héjköz nagyságáról. A héjszerkezet drámai változásain túl, a stabilitástól távol más, anomális jelenségek is felbukkannak. Ilyenek például neutronglória vagy az erős, alacsonyenergiás, elektromos dipólus (E1) gerjesztések (pygmy) megjelenése. Először határoztuk meg kísérletileg ilyen pygmy állapotok bomlásának mintázatát egy neutrongazdag atommagban. Ezentúl kimutattuk mélyebben kötött valencianeutronok lecsatolódását is a magtörzsről több neutrongazdag atommagban. A RIKEN új gyorsítóberendezésénél két nyalábidő pályázatunkat is elfogadtak, melyekben a fenti két témát tudjuk folytatni a világ vezető radioaktív ionnnyalábot előállító komplexumában.
Results in English
The nuclear shell model works well close to the beta stability, and gives the magic numbers and shell closures observed also experimentally in the range of stable nuclei. Using radioactive ion beams, during the past 10-15 years, more and more data have been collected that indicate the change of these magic numbers under extreme conditions far from stability. In the frame of the present work, it was shown experimentally that the neutron magic numbers 8, 20 and 28 disappear for neutron rich nuclei and shell closures at 14 and 16 develop instead. In contrast, our experiments suggest that the magicity at 50 remains the same near the neutron dripline. Our most important result is that for the first time direct evidence was provided experimentally for the magnitude of the shell gap at N=20 and 16. Beyond the dramatic change of shell structure, other anomalies appear far from the stability. These are, e. g., the neutron halo or strong low energy, electric dipole (E1) excitations (pygmy). For the first time, we have been able to experimentally determine the decay pattern of these pygmy states in a neutron rich nucleus. Furthermore, the decoupling of more strongly bound valence neutrons from the nuclear core was also discovered in several neutron rich nuclei. Two of our proposals for beam time request at the new RIKEN accelerator facility have been accepted, so the continuation of the above two subjects is guaranteed at the world-leading radioactive ion beam complex.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=60348
Decision
Yes





 

List of publications

  
Zs.Dombradi, Z.Elekes, A.Saito, N.Aoi, H.Baba, K.Demichi, Zs.Fulop, J.Gibelin, T.Gomi, H.Hasegawa, N.Imai, M.Ishihara, H.Iwasaki, S.Kanno, S.Kawai, T.Kishida, T.Kubo, K.Kurita, Y.Matsuyama, et al.: Vanishing N = 20 Shell Gap: Study of Excited States in 27, 28Ne, Physical Review Letters 96, 182501, 2006
Z.Elekes,Zs.Dombrádi,N.Aoi,S.Bishop, et al.: Spectroscopic study of neutron shell closures via nucleon transfer in the near-dripline nucleus 23O, Physical Review Letters 98, 102502, 2007
B.Bastin,S.Grevy,D.Sohler,O.Sorlin,Zs.Dombradi,N.L.Achouri,J.C.Angelique,F.Azaiez,D.Baiborodin,R.Borcea,C.Bourgeois,A.Buta,A.Burger,R.Chapman,J.-C.Dalouzy,Z.Dlouhy,A.Drouart,Z.Elekes, et al.: Collapse of the N=28 shell closure in 42Si, Physical Review Letters 99, 022503, 2007
J.Gibelin,D.Beaumel,T.Motobayashi,Y.Blumenfeld,N.Aoi,H.Baba,Z.Elekes,S.Fortier,N.Frascaria,N.Fukuda,T.Gomi,K.Ishikawa,Y.Kondo,T.Kubo,V.Lima,T.Nakamura,A.Saito,Y.Satou,J.A.Scarpaci,E.Takeshita,et al.: Decay pattern of pygmy states observed in neutron-rich 26Ne, Physical Review Letters 101,212503, 2008
Z.Elekes, Zs.Dombradi, A.Saito, N.Aoi, H.Baba, K.Demichi, Zs.Fulop, J.Gibelin, T.Gomi, H.Hasegawa, N.Imai, M.Ishihara, H.Iwasaki, S.Kanno, S.Kawai, T.Kishida, T.Kubo, K.Kurita, Y.Matsuyama, et al.: Proton inelastic scattering studies at the borders of the "island of inversion": The 30, 31Na and 33, 34Mg case, Physical Review C 73, 044314, 2006
Z.Elekes, Zs.Dombradi, N.Aoi, S.Bishop, Zs.Fulop, J.Gibelin, T.Gomi, Y.Hashimoto, N.Imai, N.Iwasa, H.Iwasaki, G.Kalinka, Y.Kondo, A.A.Korsheninnikov, K.Kurita, M.Kurokawa, N.Matsui, et al.: Search for neutron decoupling in 22O via the (d, d' gamma) reaction, Physical Review C 74, 017306, 2006
H.J.Ong, N.Imai, N.Aoi, H.Sakurai, Zs.Dombradi, A.Saito, Z.Elekes, H.Baba, K.Demichi, Zs.Fulop, J.Gibelin, T.Gomi, H.Hasegawa, M.Ishihara, H.Iwasaki, S.Kanno, S.Kawai, T.Kubo, K.Kurita, et al.: Neutron-dominant quadrupole collective motion in 16C, Physical Review C 73, 024610, 2006
J.Gibelin,D.Beaumel,T.Motobayashi,N.Aoi,H.Baba,Y.Blumenfeld,Zs.Dombradi,Z.Elekes, et al.: Measurement of the B(E2) in N=16 nucleus 26Ne, Physical Review C 75, 057306, 2007
S.Shimoura,S.Ota,K.Demichi,N.Aoi,H.Baba,Z.Elekes,T.Fukuchi, et al.: Lifetime of the isomeric 02+ state in 12Be, Physics Letters B 654, 87, 2007
Z.Elekes,N.Aoi,Zs.Dombrádi,Zs.Fülöp,T.Motobayashi,H.Sakurai: Inelastic scattering studies of 16C reexamined, Physical Review C 78,027301, 2008
Z.Elekes,Zs.Dombrádi,N.Aoi,H.Baba,S.Bishop,K.Demichi,Zs.Fülöp,J.Gibelin,T.Gomi,H.Hasegawa,Y.Hashimoto,N.Imai,M.Ishihara,N.Iwasa,H.Iwasaki,G.Kalinka,S.Kanno,S.Kawai,T.Kishida,Y.Kondo,et al.: The study of shell closures in light neutron-rich nuclei, Journal of Physics G 35, 14038-69, 2008
H.Iwasaki,S.Michimasa,M.Niikura,M.Tamaki,N.Aoi,H.Sakurai,S.Shimoura,S.Takeuchi,S.Ota,M.Honma,T.K.Ohnishi,E.Takeshita,H.J.Ong,H.Baba,Z.Elekes,T.Fukuchi,Y.Ichikawa,M.Ishihara,N.Iwasa,S.Kanno,et al.: Persistence of the N=50 shell closure in the neutron-rich isotope 80Ge, Physical Review C 78, 021304, 2008
N.Iwasa,T.Motobayashi,S.Bishop,Z.Elekes,J.Gibelin,M.Hosoi,K.Ieki,K.Ishikawa,H.Iwasaki,S.Kawai,S.Kubono,K.Kurita,M.Kurokawa,N.Matsui,T.Minemura,H.Morikawa,T.Nakamura,M.Niikura,M.Notani,S.Ota,et al.: Large proton contribution to the 2+ excitation in 20Mg studied by intermediate energy inelastic scattering, Physical Review C 78, 024306, 2008
M.Stanoiu,D.Sohler,O.Sorlin,F.Azaiez,Zs.Dombrádi,B.A.Brown,M.Belleguic,C.Borcea,C.Borgeois,Z.Dlouhy,Z.Elekes,Zs.Fülöp,S.Grevy,D.Guillemaud-Mueller,F.Ibrahim,A.Kerek,A.Krasznahorkay,M.Lewitowicz,et al.: Disappearance of the N=14 shell gap in the carbon isotopic chain, Physical Review C 78, 034315, 2008
S.Ota,S.Shimoura,H.Iwasaki,M.Kurokawa,S.Michimasa,N.Aoi,H.Baba,K.Demichi,Z.Elekes,T.Fukuchi,T.Gomi,S.Kanno,S.Kubono,K.Kurita,H.Hasegawa,E.Ideguchi,N.Iwasa,Y.U.Matsuyama,K.L.Yurkewicz,T.Minemura,et al.: Low-lying proton intruder state in 13B, Physics Letters B 666, 311, 2008
Z.Elekes,Zs.Dombrádi,T.Aiba,N.Aoi,H.Baba,D.Bemmerer,B.A.Brown,T.Furumoto,Zs.Fülöp,N.Iwasa,Á.Kiss,T.Kobayashi,Y.Kondo,T.Motobayashi,T.Nakabayashi,T.Nannichi,Y.Sakuragi,H.Sakurai,D.Sohler,et al.: Persistent decoupling of valence neutrons toward the dripline: Study of 20C by gamma spectroscopy, Physical Review C 79, 011302, 2009
N. Imai, N. Aoi, H.J. Ong, H. Sakurai, K. Demichi, H. Kawasaki, H. Baba, Zs. Dombrádi, Z. Elekes, N. Fukuda, Zs. Fülöp, et al.: First lifetime measurement of 2_1^+ state in 12Be, Physics Letters B 673, 179, 2009
Z.Elekes, Zs.Dombradi, S.Bishop, Zs.Fulop, J.Gibelin, T.Gomi, Y.Hashimoto, N.Imai, N.Iwasa, H.Iwasaki, G.Kalinka, Y.Kondo, A.A.Korsheninnikov, K.Kurita, M.Kurokawa, N.Matsui, T.Motobayashi, et al.: Testing of the RIKEN-ATOMKI CsI(Tl) array in the study of 22, 23O nuclear structure, European Physical Journal A 27, 321, 2006
Y.Togano, T.Gomi, T.Motobayashi, Y.Ando, N.Aoi, H.Baba, K.Demichi, Z.Elekes, N.Fukuda, Zs.Fulop, U.Futakami, H.Hasegawa, Y.Higurashi, K.Ieki, N.Imai, M.Ishihara, K.Ishikawa, N.Iwasa, H.Iwasaki, et al.: Study of the 26Si(p, gamma)27P reaction through Coulomb dissociation of 27P, European Physical Journal A 27, 233, 2006
Z.Elekes,Zs.Dombrádi,A.Saito,N.Aoi,H.Baba,et al.: Study of exotic nuclei around the "island of inversion", AIP Conference Proceedings 891, 122, 2007
Z. Elekes: Mágikus számok bűvöletében, Fizikus Vándogyűlés, Eger, augusztus 22-24., 2007




 

Events of the project

  
2023-04-25 14:32:02
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Tandetron Laboratórium (Atommagkutató Intézet), Új kutatóhely: Kísérleti magfizikai kutatócsoport (Atommagkutató Intézet).
2020-02-10 16:21:19
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Örökségtudományi Laboratórium (Atommagkutató Intézet), Új kutatóhely: Tandetron Laboratórium (Atommagkutató Intézet).



Back »