Mirror Nuclei - Isospin Symmetry Breaking in the Mass A=35 and A=51 Mirror Nuclei

• High-spin states in the A=35 mirror nuclei 35Ar and 35Cl and A=51 mirror nuclei 51Fe and 51Mn were populated using fusion-evaporation reactions. The gamma rays were detected in the powerful Ge arrays Gammasphere and GASP, respectively, which operated in conjunction with ancillary detectors for evaporated particles. The resulting mirror energy difference diagrams of the two mirror pairs are interpreted in terms of various electromagnetic effects and possible isospin-symmetry breaking components of the nuclear force. In the A=35 mirror nuclei effects of the electromagnetic spin-orbit interaction have been discriminated for the first time. In addition, an unusual decay pattern of excited states can give direct evidence on isospin mixing. Excited states in 51Fe have been observed for the first time. In the A=51 mirror nuclei detailed isospin-symmetry studies are performed including core-excited states. This mark the first comparison of such analogue states in mirror nuclei. An extensive level scheme of the nucleus 51Mn has been constructed. It comprises approximately 50 previously unknown core excited states, which are interpreted in terms of comprehensive large shell-model calculations including electro-magnetic decay properties. In addition, a rotational band has been identified, which is interpreted using the cranked Nilsson-Strutinsky model and found to comprise a particle in the 1g9/2 intruder orbital.

• Popular Abstract in Swedish Atomkärnan består av protoner och neutroner, gemensamt kallade nukleoner, vilka hålls samman via den starka kärnkraften. Denna är emellertid inte den enda aktiva kraften i atomkärnan, utan även Coulomb växelverkan mellan de positivt elektriskt laddade protonerna är närvarande. I frånvaro av Coulomb växelverkan skulle protonens och neutronens egenskaper vara väldigt lika och denna symmetri går under benämningen isospin symmetri. Coulomb växelverkan bryter denna symmetri och effekterna av symmetribrottet kan studeras i så kallade spegelkärnor, vilka är par av kärnor där antalet protoner och neutroner är det omvända. Ett exempel på spegelkärnor är 51Fe som har 26 protoner och 25 neutroner och 51Mn som har 25 protoner och 26 neutroner. Genom att i diagramform presentera skillnaden i energi hos exciterade tillstånd i spegelkärnor som funktion av tillståndens rörelsemängdsmoment erhåller man ett så kallat MED (mirror energy difference) diagram. MED diagram är användbara vid studier av isospin symmetri-brott, men kan även användas för att studera nukleonkonfigurationer hos tillstånd. I detta arbete presenteras nya resultat om spegelkärnor. Vid studier av deras respektive MED diagram framgår att hänsyn måste tas till effekter som traditionellt inte har studerats. Dessa innefattar eventuella bidrag från en komponent av den starka kärnkraften som är laddningsberoende, vilket innebär att växelverkan mellan två neutroner och två protoner är olika även i frånvaro av elektromagnetiska bidrag. Vidare visar arbetet, för första gången, att elektromagnetisk spin-ban koppling i vissa fall är en bidragande orsak till observerade MED diagram. Även bidrag vilka har sitt ursprung i förändringar av radien hos spegelkärnor diskuteras.

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Fysik -- Subatomär fysik (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Physical Sciences -- Subatomic Physics (hsv//eng)

Nyckelord

high-spin states

shell-model calculations

fusion-evaporation reactions

Nuclear physics

Kärnfysik

Fysicumarkivet A:2004:Ekman

isospin symmetry

Mirror nuclei

Publikations- och innehållstyp

dok (ämneskategori)

vet (ämneskategori)