Низкоспиновые состояния ядра 147Gd. разности масс нуклидов, удаленных от полосы бета-стабильности тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Г г Б ОД

1 -3 -;огс; . 6-96-136

I ^ м ,г'|

Ла правах рукописи УДК 539.165

ЮЛДАШЕВ Мехмон Буриевич

НИЗКОСПИНОВЫЕ СОСТОЯНИЯ ЯДРА 147вс1. РАЗНОСТИ МАСС НУКЛИДОВ, УДАЛЁННЫХ ОТ ПОЛОСЫ БЕТА-СТАБИЛЬНОСТИ

Специальность: 01.04.16 — физика атомного ядра • и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Дубна 1996

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем Объединенный институт ядерных исследований

Научный руководитель:

доктор'физико-математических наук,

профессор, чле'н-корреспондент АН РУз Толиб Мусаевич МУМИНОВ

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Леонард Александрович малов

кандидат физико-математических наук Константин Андреевич мезилев

Ведущая организация:

Российский университет дружбы народов, г.Москва

Защита диссертации состоится "_"__ 1996 года

в <<_>> часов на заседании диссертационного совета Д 047.01.03

■при Лаборатории ядерных проблем объединенного института ядерных исследований, г. Дубна, Московская область. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ.

Автореферат разослан "_"_ 1996 года.

Ученый секретарь диссертациЬнного совета доктор физико-математических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время значительное внимание уделяется исследованию свойств ядер, удалённых от полосы /3-стабильности. Характерная особенность этих ядер состоит в том, что энергия связи избыточных нуклонов мала (приближается к нулю у границ нуклонной стабильности), а энергия связи дефицитных нуклонов велика - с ростом дефицита достигает 20-30 МэВ. Асимметрия в величине энергии связи обоих типов нуклонов резко отличает рассматриваемые ядра от ядер в области ^-стабильности, у которых энергии связи протонов и нейтронов близки. Эта особенность должна существенным образом сказаться на характере внутриядерных движений нуклонов, равновесной и динамической форме ядра, спектроскопических характеристиках возбуждённых состояний, вероятностях всех видов ядерных переходов, характере массовой поверхности атомных ядер. В последующие годы выполнено ряд исследований, предсказывающих неизвестные ранее свойства ядер, удалённых от стабильных, открыты новые физические' явления. Развиты теоретические подходы, объясняющие эти новые явления.

Для проверки и развития теоретических моделей атомного ядра необходимо получение новой экспериментальной информации о свойствах удалённых ядер. С этой целью в ряде научных центров развиваются программы экспериментальных исследований ядер, удалённых от стабильных. Важное место среди них занимают экспериментальные комплексы, использующие сепараторы изотопов в режиме on-line с пучком частиц, производящих в ядерных реакциях нуклиды, удалённые от полосы стабильности. Структура удалённых нуклидов изучается методами прецизионной ядерной спектроскопии.

Настоящая работа выполнена в рамках программы ЯСНАПП-2 - программы исследований свойств ядер, удалённых от полосы бета-стабильности, с использованием методов ядерной спектроскопии высокого разрешения в линию с масс-сепаратором и пучком протонов с энергией 660 МэВ от фазотрона ОИЯИ.

В диссертации разработаны две научные проблемы, оказавшиеся доступными для эффективного экспериментального исследования на экспериментальном комплексе ЯСНАПП-2:

1. Исследование низкоспиновых возбужденных состояний ядра гадолиния-147, представляющего собой частицу (нейтрон) в поле дважды магического остова (ядро 146Сс1 ).

( г 64 82

2. Измерения разностей масс нуклидов при /З-распаде.

Первая проблема представляет интерес в связи с тем, что структура ядер, близких к магическим, хорошо описывается оболочечной моделью ядра и это позволяет проверить точность (применимость) различных теоретических подходов для описания строения ядра.

Масса (энергия связи) является из одним главных свойств атомного ядра. Экспериментальные данные о массах атомных ядер сравниваются с предсказаниями моделей атомного ядра, многочисленными формулами для расчётов массовых характеристик ядер. Это даёт основу для дальнейшего развития теории ядра. Экспериментальные данные о разностях масс ядер при |3-распаде необходимы также при анализе схем распада для вычислений вероятностей /3-распада на уровни дочерних ядер.

В диссертацию включены также исследования, посвященные развитию и созданию новых экспериментальных методов на комплексе ЯСНАПП-2.

Основные цели работы: получение новой информации о свойствах атомных ядер, удалённых от полосы бета-стабильности:

1. Развитие на экспериментальном комплексе ЯСНАПП-2 новых прецизионных методов исследования свойств короткоживущих нуклидов, в том числе

а) создание /3-спектрометра с полупроводниковым детектором электронов и магнитным фильтром типа мини-апельсин для измерения коэффициентов внутренней конверсии гамма-переходов;

б) оценка точности определения граничных энергий позитронных спектров и разностей масс ядер при р+-распаде по методике, развитой ранее для исследований на комплексе ЯСНАПП-2.

2. Исследование схемы распада низкоспинового изомера 1/2+ 147гТЬ с целью получения экспериментальных данных о свойствах низкоспиновых состояний ядра 147СсЗ.

3. Измерения разностей масс ядер, удаленных от полосы бета-стабильности, при их бета-распаде.

Научная новизна:

1. На экспериментальном ИЗОЛЬ-комплексе ЯСНАПП-2

а) создан /з-спектрометр с магнитным фильтром типа мини-апельсин и развита методика измерения коэффициентов внутренней конверсии у-переходов при распаде короткоживущих ядер,

б) завершено развитие методов измерения граничной энергии позитронных спектров и определения разностей масс удалённых от бета-стабильности ядер при их бета-распаде.

2. При исследовании /3-распада изомера 1/2+ 147ТЬ впервые идентифицированы состояние 147Сс1 с энергией 1948 кэВ типа 2£ и состояние 1628 кэВ с 1п=5/2+ мультиплета (и£ хЗ~). Указано на

возможность интерпретации уровней 2233 и 2329 кэВ, как членов мультиплета (vf7/гx2*) с 1п=5/2~ и 3/2". Показано, что группа возбужденных состояний с энергией 3.7*4.4 МэВ имеет заметную примесь компонента (ПВ1/2'п11п/г'и119/2)' позволяющего ядру 147еТЬ реализовать Гамов-Теллеровские переходы типа спин-флип. 3. Впервые измерены разности масс при /З-распаде для двенадцати удалённых от полосы бета-стабильности нуклидов редкоземельной области.

Практическая ценность. Развитые методики измерения коэффициентов внутренней конверсии ^-переходов при распаде короткоживущих нуклидов и измерения граничных энергий позитронных спектров открывают новые возможности для исследований по программе ЯСНАПП-2 и могут быть использованы в исследованиях на ИЗОЛЬ-комплексах в других институтах.

Экспериментальные 'результаты о свойствах низкоспиновых состояний ядра 147С<1 будут полезны для проверки применимости и точности различных теоретических подходов к расчёту свойств ядер, близких к дважды магическому '^Соизмеренные разности масс при бета-распаде двенадцати удалённых от стабильных ядер будут использованы для проверки точности различных подходов к расчётам массовых характеристик атомных ядер.

Автор защищает:

1. а) Создание установки и развитие методики определения коэффициентов внутренней конверсии г-переходов при распаде короткоживущих нуклидов.

б) Завершение разработки методов измерения граничных энергий позитронных спектров и определения разностей масс при /3-распаде короткоживущих, удаленных от стабильных ядер.

2. Экспериментальные результаты исследований свойств низкоспиновых возбужденных состояний ядра 147Gd и их анализ в рамках оболочечной модели ядра.

3. Результаты измерений разностей масс при ß-распаде двенадцати короткоживущих нуклидов.

Аппробация работы. Представляемые в диссертации результаты докладывались на семинарах НЭОЯС и РХ ЛЯП ОИЯИ и НИИПФ ТашГУ, на Международных конференциях по ядерной спектроскопии в Алма-Ате (1992Г), Дубне( 1993г) , Петергофе( 1994г) , Санкт-Петербурге! 1995г) , по атомным массам и константам в Арле, Франция!1995г) и опубликованы в следующих статьях:

1. Я.Ваврыщук, К.Я.Громов, В.Г.Калинников, В.В.Кузнецов,

H.A.Лебедев,Т.М. Муминов,А.В. Потемпа,Я. А. Сайдимов,В.И.Фоминых, М.Б.Юлдашев, Ю.В.Юшкевич "Схема распада 147ТЬ( т =1 • 7 час)"

- Тезисы докладов 43-го совещания по ядерной спектроскопии и структура атомного ядра, Дубна, 1993, Санкт-Петербург, с.71.

2. Я.Ваврыщук,А.В.Потемпа,К.Я.Громов,В. Г. Калинников,Т.М.Муминов, Я.А.Сайдимов,Н.Ю.Котовский,Ж.Сэрээтэр.В.И.Фоминых.М.Б. Юлдашев "Бета-распад 147ТЬ. Низкоспиновые состояния в l47Gd"

- Сообщения ОИЯИ, Дубна, Р6-93-275, 1993.

3. Г.В.Веселов,К.Я.Громов.С.В.Евтисов,С.С.Елисеев,В.Г.Калинников, В.В.Кузнецов,А.В.Потемпа, Ж.Сэрээтэр, В.И.Фоминых, М.Б.Юлдашев "Определение энергий распада нейтронодефицитных ядер редкоземельных элементов в диапазоне масс А=139-164",

- ИЗВ.РАН, сер. фИЗ.,Т.58, #5, С.41-46, 1994г.

- Сообщения ОИЯИ, Дубна, Р6-93-386, 1993.

A.B.Потемпа,К.Я.Громов,С.В.Евтисов,В.Г.Калинников,

B.В.Кузнецов, Ж.Сэрээтэр, В.И.Фоминых, М.Юлдашев "Определение граничных энергий (3*-спектров короткоживущих нуклидов редкоземельных элементов"

- Тезисы докладов 43-го совещания по ядерной спектроскопии и структура атомного ядра, Дубна, 1993, с.78

4. Ж.Сэрээтэр, М.Б.Юлдашев, В.М.Горожанкин, К.Я.Громов, В.Г.Калинников, В.В.Кузнецов, Б.П.Осипенко, В.И.Фоминых, "Установка для измерения спектров ЭВК и еу-совпадений"

- Тезисы докладов 44-го Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Санкт-Петербург, 1994, с.340.

- Препринт ОИЯИ, Р13-94-267, 1994

5. В.И.Фоминых,Я.Ваврыщук, Г.В.Веселов, К.я.Громов,М.Левандовски, А.В.Потемпа, Ж.Сэрээтэр, М.Б.Юлдашев, "Спектрометрическая установка для изучения свойств

короткоживущих нуклидов"

- ПТЭ, #5, стр.19, 1995Г.

- Препринт ОИЯИ, PI3-94-394, 1994г.

6. Я.Ваврыщук, К.Я.Громов, В.И.Фоминых, В.Г.Чумин, М.Б.Юлдашев

- .151,, .

Тонкая структура а-спектра изомеров Но"

- Тезисы докладов 45-го совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Санкт-Петербург, 1995, с.70.

- ИЗВ. РАН, сер. фИЗ. , Т. 59, Jill, С. 92, 1995г.

- Препринт ОИЯИ, Р6-95-300, 1995г.

7. J.Wawryszczuk, V.I.Fominykh, K.Ja.Gromov, V.G.Kalinnikov,

Zh.Sereeter, M.B.Yuldashev "Internal conversion electrons in the /З-decay of 147ETb"

- Proc.of the 45th Conf. on Nucl.Spectr. and Hucl. Structure, S.Peterburg 1995, p. 67.

8. В. M. Горожанкин, К.Я.Громов, В.Г.Калинников, Ш.P.Маликов, Т.М.Муминов, М.Б.Юлдашев "Спин и чётность уровней 1579 кэВ и 2165 кэВ в '^Gda2 при распаде 14бТЬ"

- Препринт ОИЯИ, Дубна, Рб-95-415, 1995.

9. Г.В.Веселов, К.Я.Громов, В.Г.Калинников, Н.Ю.Котовский, А.В.Потемпа, В.А.Сергиенко, В.И.Фоминых, М.Б.Юлдашев "Определение энергий бета-распада изотопов редкоземельных элементов в диапазоне масс А=134-141",

- изв.РАН, сер. физ. ,Т. 59, #11, С.55, 1995.

- Препринт ОИЯИ, Дубна, Р6-95-257, 1995.

10. J.Wawryszczuk, M.B.Yuldashev, K.Ya.Gromov, V.I.Forainykh,

Zh.Sereeter, V.G.Kalinnikov, N.Yu.Kotovskij, K.V.Kalyapkin, A.W.Potempa,I.N.Izosimov,M.Yu.Myakushin,A.A.Rimskij-Korsakov, T.M.Muminov

"Low-spin states of 1g^Gd82 in the /З-decay of 147бтЬ"

- Submitted to Zeitschrift für Physic A

- Препринт ОИЯИ, Дубна, Рб-95-514, 1995.

И. K.Ya.Gromov, G.V.Veselov, V.G.Kalinnikov, N.Yu.Kotovski, A.V.Potempa, V.A.Sergienko, V.I.Fominykh, M.B.Yuldashev "Beta-decay energies of some rare-earth nuclei with A=134-140"

- Intern.Conf. on Exotic Nuclei and Atomic Masses, ENAM95, Aries, France, june 19-23, 1995, Abstracts of Contributed papers, p.PA7.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения, общий объём диссертации составляет 131 страниц машинописного текста, включая 47 рисунков, 7 таблиц и список цитированной литературы из 100 наименований.

Краткое содержание работы Во введении дано обоснование выбора темы диссертации, актуальности и важности исследуемых проблем. Приведена структура диссертации.

В первой главе описана экспериментальная методика использованная в исследованиях, представляемых в диссертации.

Нуклиды, удалённые от полосы бета-стабильности получали на экспериментальном ИЗОЛЬ-комплексе ЯСНАПП-2 при облучении мишеней на выведенном протонном пучке фазотрона ОИЯИ. Исследования выполнены на спектрометрической установке для исследования а-, |3- и у-излучений при распаде- короткоживущих нуклидов с т1/2~1 с-Применялись детекторы излучений, отвечающие современному мировому уровню экспериментальной техники. При создании электронных схем регистрации излучений и управления экспериментом применялись стандартные фирменные и разработанные в отделе электроники ЛЯП блоки. Используется транспортное устройство типа монетного автомата, обеспечивающее быструю(~0.5 с) доставку короткоживущих нуклидов от ионного пучка масс-сепаратора к детекторам излучений. Спектрометрическая установка обеспечивает возможность изучения спектров излучений и их (ЕЕ)- и (ЕЕЪ)-корреляций. Соискатель принимал участие в освоении и развитии спектрометрической установки. Установка используется в исследованиях по программе ЯСНАПП-2 в ляп ОИЯИ с 1987 года. Представленные в диссертации результаты

20000

250

Энергия, кэВ

300

350

Рис.1. Спектр ЭВК Yb измеренный 5л.(Ы)-детектором с магнитом 6В(вверху) и без него(внизу)

являются частью этих исследований.

Для измерения коэффициентов внутренней конверсии у-переходов при распаде короткоживущих нуклидов создан /3-спектрометр с полупроводниковым детектором электронов и магнитным фильтром типа мини-апельсин. Показано, что использование магнитного фильтра увеличивает эффективность регистрации электронов в 25-30 раз при энергии электронов -250 кэВ (рис.1) и в 7-8 раз при энергии электронов -1400 кэВ. Важным примуществом /3-спектроскопии с мини-апельсином при исследовании спектров ЭВК короткоживущих нейтроно-дефицитных нуклидов является возможность исключить регистрацию позитронов, возникающих при /3 -распаде изучаемых нуклидов и затрудняющих (или исключающих) обнаружение относительно слабых конверсионных линий. Показано, что применение магнитного фильтра понижает сплошной позитронный фон более чем в 250 раз.

Энергия, кэВ

Рис.2.Спектр ЭВК и у-лучей нейтронодефицитных нуклидов с А=146, измеренный с помощью /3-спектрометра с магнитным фильтром типа миниапельсин на ИЗОЛЬ-комплексе ЯСНАПП-2

Трансмиссия /З-спектрометра с магнитным фильтром сильно зависит от энергии регистрируемых электронов и меняется при незначительных изменениях расположения источника излучения, магнита миниапельсина и детектора электронов. Чтобы избежать кропотливой работы по измерению трансмиссии /3-спектрометра с магнитным фильтром с разными сборками магнитов миниапельсина в различных геометрических условиях, одновременно с измерением спектра ЭВК с помощью /3-спектрометра с магнитным фильтром измеряется спектр у-лучей. Для калибровки установки измеряются спектры ЭВК и ■у-лучей от источников, испускающих у-лучи с хорошо известными величинами коэффициентов внутренней конверсии. Например в случае

г-переходов между уровнями 2+->0+, 4+->2 + и т.д. в чётно-чётных

ядрах можно использовать расчётные величины КВК. Такая калибровка

не требует никакой дополнительной информации о спектрах у-лучей и ЭВК исследуемого изотопа, что важно при изучении свойств удалённых от /3-стабильных ядер. На рис.2 представлен спектр ЭВК и ■у-лучей изомеров 146ТЬ, с использованием которого определены и мультипольности у-переходов 1579 кэВ (ЕЗ) и 2165 кэВ (ЕО).

Таким образом на экспериментальном комплексе ЯСНАПП-2 реализована возможность измерения коэффициентов внутренней конверсии и определения мультипольности у-переходов с энергией до -3.5 МэВ.

Во второй главе представлены результаты исследований распада изомера 1/2+ 147ТЬ,Т =1.6 часа. Экспериментальное изучение этого распада позволяет получить сведения о свойствах низкоспиновых возбуждённых состояний 147Gd. Для прецизионных исследований распада 147гТЬ необходимо было изготовить источники предельной чистоты. С этой целью из облученной на внутреннем пучке протонов,

(Е =660 МэВ) фазотрона танталовой мишени выделялась фракция изо-р

топов тербия, из которой затем на масс-сеператоре ЯСНАПП-2 отделялся 147ТЬ. В полученном источнике содержался 1478ТЬ(1.6 ч. ) и его дочерние продукты.Примеси нуклидов других масс были менее 17.. На рис.3 представлен один из полученных у-спектров. обнару-

147 е

жены все у-переходы, возникающие при распаде ТЬ с интенсивностью более 0.067. на распад.их количество 127, из них 114 наблюдались впервые. Использование /3-спектрометра с магнитным фильтром для исследования спектра конверсионных электронов (рис.4) позволило впервые определить мультипольности у-переходов: 554.6 кэВ -El, 1285.5 КЭВ - М1, 1295.5 КЭВ - ЕЗ, 1319.2 КЭВ - М1 , 1324.3 КЭВ

- (El),1396.4 кэВ - Ml,1415.4 КЭВ - М1,1465.8 КЭВ - М1.1535.2 КЭВ

- М1-Е2, 1583.7 КЭВ - (М1), 1585.6 кэВ - (М1), 1627.9 КЭВ - El,

ю4

Е-Ы

з-и

10 *

10 2

0 500 1000 1500 2000

НОМЕР КАНАЛА.

Рис.3.Высокоэнергетическая часть спектра 14?eTb(т =1.64 часа).

Отмечены: о -фотопики примесного 147Gd; (с) -сложные пики; (DE) -пики двойного вылета; (SE) -пики одиночного вылета.

1707.1 кэв - El, 1709. б кэВ - El и 1927 кэВ - Ml. В измерениях

спада интенсивности наиболее сильных пиков в спектрах у-лучей и

конверсионных электронов получено точное значение' периода полу-

147 е

распада 'Tb - Т =( 1.64+0.03) часа. По сравнению с литературными данными точность определения т повышена в три раза.

С целью снять противоречие в литературных данных об энергии /З-распада 147бТЬ выполнены эксперименты по исследованию тонкой структуры ос-спектров при распаде изомерных состояний ядра 151Но и по определению разности масс ядер(147ТЬ->147Gd). Подтверждены результаты, полученные физиками Орсе, Франция и Дармштадта,Германия.

В исследованиях спектров у-у-совпадений при распаде 147еТЬ обнаружено 168 пар совпадающих у-переходов. Большинство обнаруженных у-переходов наблюдены в спектрах совпадений.

во во

ч

'40 20

1000 1200 1400 1600 1800

Энергия, кэВ

Рис.4.Спектры ЭВК от источника 147еТЬ, измеренные с помощью 81(Ы)-детектора с магнитом 6А( внизу) и без него( вверху)

На основе полученных экспериментальных данных построена новая, более полная схема (З-распада 147еТЬ, включающая себя 44 возбужденных состояния I47Gd (из них 38 новые). В таблице 1 представлены сведения об уровнях 147Gd полученные при анализе экспериментальных данных. Энергии ранее известных уровней отмечены в первой колонке таблицы знаком *. Во второй колонке приведены энергии у-переходов с соответствующего уровня, их мультипольность и интенсивность в 7. на распад. Сведения о у-переходах, размещение которых в схеме распада не подтверждено совпадениями, взяты в скобки. В третьей колонке дается интенсивность заселения уровня p-распадом 14?еТЬ. В четвертой - вычислены значения logft. в последней колонке представлены заключения о спине и чётности уровня, основанные на мультипольностях у-переходов, значениях logft и

Таблица 1. Свойства уровнен и'Сс1. возбуждаемых при распаде [1,дТЬ.

Энергия "-переходы с уровня IЕС + 1+ Г

уровня Е-, (КЗВ).«71. ¿„((Д/м)"' </

(кэВ)

1 2 3 4 5

0.00 0.00 7/2-м

1152.54(3)* 1152.5 Е2 100.2(2.5) 5.9(2.7) 7.0 3/2-6)

1292.43(4)* 1292.5 ЕЗ 1.25(0).139.9 Е1 38(1) 8.0(1.3) 0.8 1 /2+Ь)

1412.17(5)* 259.6<0.4. 119.7 М1+Е2 16.9(0 8.38(20) 0.84 3/2+ь»

1027.91(0) 1027.9 Е1 3.14(12) 1.91(13) 7.37 5/2+

1099.49(4)* 547.0 Е1 2.20(0. 407.1 М1

2.04(8)

287.4 0.22(7) 2.90(15) 7.15 3/2+6>

1759.83(0)* 407.4 0.14(7). 347.7 М1 2.80(7) 1.50(12) 7.43 1/2+ь>

1847.08(4)* 694.5 М1 41.0(9).

554.0 Е1 5.80(13), 435.0,0.08(5) 42.2(14) 5.96 1/2-М

1947.58(0) 1947.0 М1 2.19(0) 1.78(0) 7.31 5/2"

2233.17(4) 2233.2 0.72(3), (1080.5 0.00(4)) 0.01(0) 7.64 (5/2")

2329.0(1) 2329.0 0.45(7) 0.40(0) 7.81 (5/2,7/2)

2438.03(0) 2438.0 1.00(4). 1285.5 М1

0.36(2).

1025.8 0.38(3) 1.29(8) 7.26 (5/2,3/2)"

2011.08(8) 1319.2 (М1) 0.38(5). 1199.5 0.93(0) 7.32 (1/2,3/2)+

0.00(3)

2730.3(2) 1583.7(М1) 0.29(4),1324.3 Е1 0.42(5) 7.61 <5/2-

0.18(3)

2808.4(3) 1055.7 0.21(2),

1390.4 (М1) (0.20(0)) 0.28(8) 7.73

2802.0(2) 1709.0 Е1 0.57(7) 0.51(0) 7.47 <5/2+

2871.0(2) (1718.5 0.09(3)), 1579.2 0.19(3),

1243.5(0.12(5)) 0.36(6) 7.61

2878.00(8) 1585.0 (М1) 0.30(4),

1405.8 М1 0.82(4), 1178.0

0.11(2),

1117.8 0.3(1) 1.37(11) 7.04 1/2,3/2+

2947.4(1) 1535.2 М1 0.34(2),

1319.8 (М1) 0.14(3) 0.37(6) 7.57 (3/2,5/2)+

3119.0(2) 3119.0 0.27(1), (1707.1 Е1 0.51(5) 7.32 (3/2,5/2)

0.30(4))

3121.8(2) (1908.5 0.05(4)), 1709.0 Е1 0.17(6) 7.79

0.14(4)

3124.2(3) 3124.2 0.23(2), (1971.0 0.10(4)) 0.35(5) 7.49 (3/2, 5/2)

3171.5(4) 1411.8 0.07(3), 1324.3 Е1 0.10(5) 0.15(5) 7.83 (1/2+,3/2+

3319.0(3) 2107.5 0.15(5), 2027.4 0.27(0),

(1907.5 0.14(3)) 0.50(9) 7.20

Таблица 1. ( продолжение)

1 2 3 4 5

3325.8(1) 2173.2 0.18(3), 2033.5 0.60(4) 0.70(5) 7.05

3574.0(3) 2421.0 0.6(2), 1727.3 0.14(3),

(1136.1 0.16(3)) 0.81(18) С.79

3715.4(1) 2562.9 1.96(10), 2422.8 0.14(9) 1.89(14) 6.29 (1/2,3/2)

3833.3(1) 2680.8 3.90(12), 2421.0 0.48(6),

2205.5 0.50(2), 1986.2 0.15(3) 4.52(17) 5.78 1/2+

3853.2(1) 2560.8 0.38(6), 2093.5 0.13(3),

2006.2 0.49(2), (1415.4 (М1) 1.08(8) 6.38 (3/2)"

0.20(3))

3891.7(2) (2738.9 0.14(2)), 2263.8 0.15(2), (2193.1 0.08(2)),2131.9 0.20(2),

2044.6 0.09(2) 0.59(5) 6.59 (1/2+,3/2-

3926.0(4) (2775.3 0.12(2)), 2165.8 0.16(4) 0.25(5)) 6.88

3967.7(1) 2815.2 0.49(2) 0.44(2)) 6.61

3998.7(2) 2706.2 0.20(2), 2586.6 0.15(3) 0.31(4)) 6.72

4051.9(1) 2759.5 0.79(3), 2639.7 0.13(2),

(1243.5(0.10(4)) 0.91(6) 6.17 (1/2,3/2)

4073.7(1) (2921.4 0.13(3)), 2661.4 0.14(2),

2374.1 0.39(4), 2225.8 0.09(2) 0.67(6) 6.26

(4117.6(3)) (2489.6 0.11(5)), (2418.2 0.11(3)) 0.20(5)) 6.70

4132.3(2) (2979.5 0.13(2), 2840.1 0.60(6), 6.08

2719.9 0.11(2), (2432.6 0.21(2) 0.94(9) 6.00 (1/2,3/2)

4144.4(1) 2991.8 0.41(3), 2852.0 0.55(3), 2732.3 0.35(2), 2444.4 (0.15(5)),

2197.1 0.21(2) 1.50(7) 5.78 (1/2-)

4176.6(1) 3024.1 0.36(2), 2764.4 0.26(3) 0.56(4)) 6.14 (1/2,3/2)

4201.2(1) 3048.6 0.25(1), 2908.8 0.29(2), 2789.1 0.54(3), 2354.2 0.12(3),

(1968.5 0.05(4)) 1.11(6) 5.83 (1/2)

4249.7(2) (2957.1 0.14(3)), 2837.8 0.26(4),

(2489.5 0.10(5)) 0.36(6)) 6.15 (1/2,3/2)

4280.4(1) 3128.3 0.21(2), 2580.8 0.20(3) 0.37(4) 6.04 (1/2,3/2)

4299.7(2) 3147.2 0.13(2), 3007.2 0.38(3) 0.46(4)) 5.89 (1/2)

4369.8(5) (3217.5 0.08(2)), 2610.0 0.06(2) 0.13(3)) 6.18 (1/2,3/2)

(4431.4(3)) (3279.3 0.14(2)), (3139.0 0-06(1)),

(3018.8 0.11(2)) 0.27(3)) 5.55 (1/2+)

способах разрядки и заселения уровня у-переходами. Известные до наших исследований значения I71 отмечены буквой Ь.

Как видно из таблицы большинство уровней подтверждается совпадениями (многие уровни - неоднократно). Только три уровня вводятся на основе совпадений сумм энергий у-переходов.

Рассмотрение полученных экспериментальных данных о /З-распаде ядра 1476ТЬ в рамках оболочечной модели позволило сделать ряд выводов о свойствах низкоспиновых состояний ядра 147Сс1. Впервые идентифицировано состояние , 1947.6 кэВ нейтронной оболочки

82-126. Подтверждена интерпретация уровней 1294.4 и 1412.2 кэВ, как 1п=1/2 и 3/2 членов мультиплета [и£ хЗ ); впервые экспериментально наблюдено состояние 1я=5/2+, 1627.9 кэВ этого мультиплета. Уровни 1/2+, 1759.9 кэВ и 3/2+, 1699.5 кэВ интерпретируются как дырочные состояния в нейтронной оболочке (50-82). Полученные экспериментальные данные позволяют интерпретировать уровни 2233.2 и 2329 кэВ в качестве членов мультиплета (и±7/2х2+) с 1п=5/2~ и 3/2~. Большая группа уровней с энергией выше 3.8 МэВ и относительно большой вероятностью /3-распада на них (1од1:1=5.8+6.6) интерпретируется, как трёхквазичастичные с значительной примесью состояния (пв ,пЬ ,уЬ ) »

г 1/2 9/2 9/2 1/2 ,3/2

обеспечивающего Гамов-Теллеровский, разрешенный /3-переход из

состояния пэ * 147еТЬ.

1/2

В третьей главе представлены экспериментальные результаты измерений граничных энергий позитронных спектров и разностей масс при /З-распаде для 33-х нуклидов редкоземельных элементов.

Спектры позитронов изучали с помощью детекторы из сверхчистого германия с толщиной чувствительного слоя 9 мм. Граничная

Energy keV

143

Рис.5. А - позитронный спектр Бш; В - график Ферми-Кюри энергия позитронных спектров определялась методом Ферми-Кюри (рис.5). Экспериментальный спектр исправлялся на функцию отклика детектора, учитывающую искажения, вносимые обратным и боковым рассеянием позитронов и эффектом суммирования в детекторе амплитуд импульсов от позитронов и аннигиляционного излучения.

Измеренные в настоящей работе значения граничных энергий жестких компонентов позитронных спектров Е~» и соответствующие

р шах

им энергии бета-распада 0ес представлены в таблице 2.

Сравнение полученных значений с известными литературными данными представлено на рис.6. На рисунке разности измеренных нами и наиболее точных литературных значений Е„. отложены в

р шах

зависимости от величины Е^*. Указываются ошибки литературных данных. Видно, что величины разностей располагаются около нулевого значения, что позволяет утверждать что используемая процедура об-

настоящая работа

V,

,данные

ЕС

134 Рт 6 i 22 .6 сек

134 Рг 5 9 11 мин

137 Рт 6 i 49 сек

137 Sm 6 2 45 сек

137 Рт 6 i 2 .4 мин

138 Рт 6 i 10 сек

139 бзЕи 17 .9 сек

139 Рт 6 i 4 .2 мин

140 6зЕи 1 .5 сек

140 61^ 9 .2 сек

141 Ей 6 3 40 сек

141 Sm 6 2 10 .2 мин

142 Eu 6 3 1. 22 мин

142 Eu 6 3 2 .4 сек

143 EU 6 3 2. 61 мин

143 Sm 6 2 8. 83 мин

144 Eu 6 3 10 .2 сек

146 Tb 6 5 8 .1 сек

154 Tm 6 9 3 .3 сек

156 Tm 6 9 84 сек

157 Yb 7 0 37 сек

157 Tm 69 3 .7 мин

157 Er 6 8 18 .5 мин

158 Tm 69 4. 02 мин

159 Lu 7 1 12 .3 сек

159 Yb 7 0 1 .4 мин

159 Tm 6 9 9. 15 мин

161 LU 7 1 1 .2 мин

161 Yb 7 0 4 .2 мин

162 Lu 7 1 1 .2 мин

162 Tm 6 9 21 .7 мин

164 Lu 7 1 3. 14 мин

164 Tm 69 2 мин

7360 4160 4920 4880 4110 6060 4600 3450 7450 5000 4960 2981 4756 6648 4214 2439 5265 7288 4882 6091 4052 3460 2525 5410 4781 3143 2648 3866 2563 6006 3770 5190 2945

200)" 90)* 1 150)" 70)" 60) * 1 60) 50)" 50) 50)" 30)" 40)* 1 60) 60)" 30)" 30) 40) 30)*' 50)" 80)** 80)* ' 100)" 100)" 100) 60)" 150)" 100)*' 100)" 60)" 80)" 120)" 50)" 120)" 50)

9200 6230 6050 5900 5640 7080 6080 4480 8470 6020 5980 4420 8150 7670 5236 3461 6287 8310 8233 7113 5074 4482 3547 6624 5803 4334 3670 4888 3585 7028 4790 6213 3966

* . 4 )

200) 1 90) * ' 2 1 200)*1 70)" 60) *'31 60) 50) 50) 50)* 30) 40) 80)5 60)6 30) * 30) 40)

30) 50>*

80)* 80)" 100) 100) 100) 60)8 150) 100) 100) 60) 80)* 120) 50) 120) 50)

. 7 ¡

8880 6210 6020 6050 5580

7090(100) 6680

4540(40)

8400

6090(40)

5950(40)

4460(55)

8175(50)

7400(100)

5240(70)

3443(11)

6330(30)

8240(150)

7980

7030

5170

4480(100)

3470(80)

6530(100)

5850(150)

5050(200)

3850(100)

5300(100)

4280

6960(100) 4820(50) 6250(90) 3962(20)

•) Экспериментальные значения 1 ) - 9 )

получены впервые.

Р гр. ЕС

Рассматриваемый компонент /3 -спектра связан с распадом на уровень: 1)294*495; 2)1048; 3)520; 4)457; 5)420; 6)2372; 7) 2329; 8)12; 9)169 кэВ дочернего ядра.

18

u •ü

200

Ьэ

<

—200-

-3fc

A=134—164, Z=62—71

«- см

I

i

—400 j i i i i i i i i i | i i i i i i i i i | i i i vi i i i i | i i i i i i vi i | i i'rvm i i |"T i i i i i i i i |

2000

3000

4000

Еь

5000 mm, keV

6000

7000

8000

Рис.6. Сравнение полученных значений E£+m¡lx с ранее известными экспериментальными величинами

работки позитронных спектров даёт правильные результаты и позволяет определять энергии распада ядер с точностью до 30 кэВ. Таким образом показано,что используемая методика измерения граничных энергий позитронных спектров короткоживущих нуклидов в on-line экспериментах позволяет достичь необходимой точности значений разностей масс. Методика измерений граничных энергий позитронных спектров, разработка которой завершена этими исследованиями, успешно применяется на экспериментальном комплексе ЯСНАПП-2.

Значения разностей масс при /3-распаде 12-ти удалённых от полосы /3-стабильности ядер получены впервые. Эти данные удовлетворительно "согласуются с соответствующими значениями из систематики Вапстра и Ауди. Сравнение новых данных о разностях масс ядер с вычислениями rio различным формулам для масс ядер будет сделано позднее по мере накопления новых экспериментальных данных.

Е

О Э

В заключении суммированы основные результаты диссертации:

1. Создана спектрометрическая установка для исследования спектров a-, /3- и у-излучений в on-line режиме на экспериментальном ИЗОЛЬ-комплексе ЯСНАПП-2. Установка включает в себя транспортное устройство для доставки короткоживущих нуклидов с ионного пучка масс-сепаратора к детекторам излучений. Соискатель принимал участие в наладке аппаратуры и её эксплуатации.

2. На экспериментальном комплексе ЯСНАПП-2 создана установка и разработана методика on-line (и off-line) измерений коэффициентов внутренней конверсии у-переходов с использованием ß-спектро-метра с магнитным фильтром типа миниапельсин.

3. Определены энергии изомерных состояний 1/2+ и 11/2 в ядре 147ТЬ и разность масс нуклидов (147Tb->147Gd) .

4. На основе детального исследования спектров у-лучей, электронов внутренней конверсии и у-у-совпадений при /3+-распаде 1/2+ 147ТЬ(1.б часа) построена схема распада, включающая в себя 44 низкоспиновых состояния 147Gd (из них 38 новые). При анализе экспериментальных результатов впервые идентифицированы состояние i>2f , 1948 кэВ и состояние 5/2+ мультиплета (vf хЗ~). Указано

5/2 ' 7/2

на возможность интерпретации уровней 2233 и 2329 кэВ, как членов мультиплета [vf7/2xZ+) с 1л=5/2~ и 3/2~. Показано, что группа уровней 147Gd с энергией 3.7^-4.4 МэВ имеет заметную примесь трех-квазичастичного компонента (тгS ,nh ,i>h ).

4 1/2 11/2 9/2'

5. Завершена разработка методики измерений граничных энергий позитронных спектров с помощью HpGe-детектора.

6. Впервые измерены разности масс при ß-распаде для 12-ти удалённых от полосы стабильности нуклидов.

Рукопись поступила в издательский отдел 16 апреля 1996 года.