modi di decadimento « classici » beta meno, beta più emissione alfa, fissione alla proton drip-line: l’interazione nucleare forte non è in grado di legare gli ultimi nucleoni g tenuti all’interno dalla barriera Coulombiana 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) da uno stato eccitato emissione sequenziale b-2p decay: 22Al, 26P, 31Ar,… altri casi: 14O, 17Ne, 18Ne (T. Zergueras et al.) 3 bodies break-up 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, ?… 2He radioactivity se Q2P è troppo elevato il nucleo non è legato o T1/2 è troppo breve modello semplificato: tunneling di una particella 2He attraverso la barriera Coulombiana confronto tra i modelli di massa T1/2 = f(Q2P) se Q2P è troppo piccolo tunneling troppo lento: b+ domina il decadimento 54Zn 49Ni 48Ni 45Fe 42Cr regione di massa A~50: g barriera Coulombiana sufficientemente elevata (Z = 20 ~ 30) g vita media: 1 ms ~ 10 ms candidati: (modelli di massa di Cole, Brown, Ormand) 45Fe, 48Ni, 54Zn 42Cr, 49Ni accessibili con esperimenti di frammentazione del proiettile 1996 GSI (Darmstadt - Germany) prima osservazione di 42Cr, 45Fe, 49Ni nessuna informazione sul tipo di decadimento 1998 GANIL (Caen - France) ricerca di 48Ni (infruttuosa) prima osservazione di 55,56Zn 1999 GANIL scoperta di 48Ni decadimento di 42Cr e 49Ni 45Fe: statistica molto bassa 48Ni: nessun dato sul decadimento 2000 GANIL – 2001 GSI decadimento per emissione di 2-protoni di 45Fe Stime per le sezioni d’urto (accessibilità) g low confidence… g ordine di grandezza (da exp. 1999 a GANIL) 42Cr 20~200 pb 45Fe ~0.8 pb 49Ni ~1.3 pb 48Ni ~0.04 pb Fascio primario frammentazione del proiettile ciclotroni CSS1 e CSS2 58Ni @ 75 MeV / A intensità sul target ~3 mAe bersaglio di Nichel naturale SISSI device (grande accettanza) 1013 p/s efficienza di trasmissione: 1~10 % 105 p/s spettrometro LISE3 selezione Br degrader acromatico (Be) filtro di Wien set-up di rivelazione identificazione degli ioni misura del decadimento 10-100 p/s - veto particelle leggere - energia residua - perdita di energia telescopio di silicio identificazione ione per ione degli eventi di impiantazione - micro-channel PLATES - HF del ciclotrone impiantazione: double side silicon strip detector (X-Y) 16 x 3 mm misure ridondanti riduzione del fondo Blank et al. (2000) Osservazione del 48Ni 4 nuclei impiantati condizioni per l’identificazione: da 8 a 10 parametri fondo quasi nullo esperimento a GANIL 2000 22 eventi di impiantazione di 45Fe impiantazione g decadimento correlazione degli eventi nel pixel riduzione del fondo nelle distribuzioni energia/tempo dei decadimenti energia del protone rivelatore a strip g b ~ 100 % coincidenze con le particelle b silici vicini ~ 30 % Array di rivelatori al germanio spettroscopia dettagliata b-g, b-p-g P meno esotico più alta production rate g coincidenze protoni-gamma g alcune transizioni identificate g stime di massa (IMME) Confronto con le previsioni teoriche wi shell model (struttura nucleare, interazioni) EP ~ 1.9 MeV T1/2 ~ 10-12 s vita media misurata: 13.4 ms molto probabilmente b decay EP ~ 3.7 MeV T1/2 ~ 10-19 s vita media misurata: 12 ms molto probabilmente b decay 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 compatibile con Q2P filiazione: in accordo con l’energia e il tempo del decadimento bp decay del 43C Descrizione coerente dell’emissione di 2p dallo stato fondamentale del 45Fe confronto tra 45Fe e 46Fe (bp): stesse condizioni energetiche: Qb simili e stessa energia EP efficienza di coincidenza: 30~35 % 22 nuclei di 45Fe 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 % competizione tra i canali bp e 2p in accordo con i risultati del GSI statistica molto bassa... modelli di massa: 1.14 ± 0.05 MeV 1.15 ± 0.09 MeV (Brown, 1991) 1.22 ± 0.05 MeV (Cole, 1996) 1.28 ± 0.18 MeV (Ormand, 1996) vita media Q2P esperimento: 3.4 esperimento: T1/ 2 4.7 1.4 ms 074 semplice modello di tunneling: T1/ 2 0.02400..017 ms con il fattore spettroscopico: S ~ 0.20 shell model (B. Brown) 38 T1/ 2 0.1200..09 ms R-matrix: con interazione p+p in onda S = 0.20 (Barker, Brown) T1/ 2 4 ~ 41ms decadimento a 3 corpi p-p correlazione (Jacobi T) indép. buon accordo per correlazioni p-wave di-proton 3-body dal nucleo mirror: ultimi due protoni nello stato f (Grigorenko et al.) emissione sequenziale stato intermedio 44Mn Q1P = -24 a +10 keV T1/2 g alcune ore ~ alcuni giorni esperimento 42Cr, 49Ni molto probabilmente decadimento b 45Fe emissione di 2-proton dallo stato fondamentale descrizione coerente incluso il decadimento del nucleo figlio (43Cr) possibile competizione tra 2p / bp dati dal GSI in buon accordo con i risultati di GANIL Confronto con i modelli risultati dipendenti dal modello g nuovi calcoli in progress l’emissione sequenziale sembra esclusa problemi ancora aperti: 3-body break-up o radioattività 2He? esperimenti (GANIL) 45Fe conferma dell’emissione di 2p (riproducibilità) precisi Q2P e T1/2 decadimento del figlio, b branch 48Ni osservazione 1999 buone condizioni per l’emissione di 2p tipo di decadimento? 54Zn osservazione 55,56Zn 1998 tra 10 e 15 nuclei di 54Zn / giorno ? scopo misure di correlazioni angolari dei protoni emessi discriminazione tra emissione 2He / altri casi sviluppo TPC impiantazione in una cella a gas identificazione nucleo emettitore tracking 3D dei protoni g rivelatore X-Y g Z time projection protoni tecnologia MGWC (high energy physics) M. Dracos et al. elettronica integrata (ASICs) drift degli elettroni 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
Scarica
