Nuclear Structure Studies near 208Pb and γ-ray Imaging Techniques

• This thesis focuses on a high-resolution γ-ray spectroscopy experiment where the fragmenta- tion of a 208 Pb primary beam was used to populate even-mass nuclei around 208 Pb. It was conducted in 2012 using the Advanced GAmma-ray Tracking Array (AGATA) while it was placed at GSI Darmstadt, Germany. Projectile-like fragments were selected and identified with the GSI Fragment Separator. The final aim is to study the aforementioned nuclei via Cou- lomb excitation. Yet, preceding measurements with stopped beams are necessary for reasons detailed here. Another part of this thesis is devoted to Research & Development (R&D) of position-sensitive scintillation detectors. These two different aspects are linked by studies of position sensitivity in devices utilized for detection of γ rays. Advances in γ-ray tracking algorithms are essential for both applied and basic nuclear physics. Here, the scintillation detector R&D is foreseen to contribute to applications in the realm of medical imaging as well as environmental and safety surveillance, whereas the basic research efforts yield improved nuclear structure information on heavy ions produced in relativistic fragmentation reactions. Paper I summarizes efforts regarding the image reconstruction algorithm when applied on a simulated data-set. In Paper II the performance of the AGATA sub-array is discussed, outlining the important aspects of the offline data processing and analysis. Paper III presents further treatment of the data partially scrutinized in Paper II using AGATA-tailored algorithms, assessing absolute efficiency and peak-to-total, and the performance of tracking algorithms with respect to different parameter-sets. Paper IV highlights an outstanding physics case from a stopped-beam AGATA measurement. In Paper V all aspects of the data analysis established in this thesis are described. The relevance of isomeric state measurements for both the experimental and theoretical aspect of relativistic fragmentation is emphasized.

• AGATA är en speciell positionskänslig detektor för gammastrålning. Genom attanvända en sådan detektor är det möjligt att rekonstruera den väg som gam-mastrålningen tar genom detektorn. Det garanterar en mycket högre känslighetför detektion av gamma strålning än vad var möjlig för tidigare typer av de-tektorer. Detta betyder att vi kan få tillgång till mycket mer information omatomkärnan än vad vi kunde tidigare. Men det är inte bara ’kunskap för kun-skapens egen skull’ (analog med l’art pour l’art) som vi är efter. Detektorersom använder denna teknik är av stor betydelse inom tillämpad kärnfysik ochandra olika områden som använder gammastrålning. Några av dessa är biofysik,kärnmedicin och säkerhetskontroller.I detta arbete förklarar jag vilka ingredienser som behövs för att förstå data somsamlats in med en komplex detektor som AGATA. Detta arbete avser den unikakombination av AGATA och flera andra detektorer, som användes när AGATAvar belägen vid det tyska laboratoriet GSI i Darmstadt. AGATA är en av tvådetektorer av det slaget, och GSI är än så länge den enda platsen i världen därman kan producera de partiklar vid de energier som behövs för experimentetsom beskrivs i detta arbete. Jag har genom mitt doktorsarbete gradvis kommitfram till den punkt där de data vi samlade in och analyserade är viktiga för deteoretiska modeller som försöker förklara komplexiteten hos atomkärnan.Självklart hoppas jag att detta bidrag skulle kunna hjälpa till att svara påmycket viktiga frågor inom grundläggande kärnfysik. Men ’vad tjänar jag ochalla andra på det...’ frågar du kanske. Jag hoppas att jag med denna avhand-ling kan övertyga dig om att de metoder och algoritmer som säkerställer AGA-TA möjlighet att spåra gammastrålning faktiskt är relevanta för de tillämpadeområden som jag listade ovan. Det är därför som det här arbetet också tarupp möjligheten att observera objekt som är dolda för våra ögon, genom attanvända gammastrålning och gammadetektorer Dessutom föreslår jag en enkelapparat som kan fungera som en laboratorieprototyp för att testa vad vi hittillshar hittat.

Ämnesord

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

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

Nyckelord

nuclear structure

gamma-Ray spectroscopy

AGATA

isomeric decays

relativistic projectile fragmentation

Pb isotopes

nuclear structure

gamma-ray spectroscopy

AGATA

isomeric decays

relativistic projectile fragmentation

Pb isotopes

Publikations- och innehållstyp

dok (ämneskategori)

vet (ämneskategori)