第三次 HIRFL-RIBLL1 合作组会议 2013 年 8 月 日，兰州市榆中县 苏 俊 中国原子能科学研究院 53 Ni  延迟质子发射测量

China Institute of Atomic Energy Page 2 HIRFL-RIBLL1 报告内容 研究意义 RIBLL1 上已完成的实验 实验改进方案 实验模拟 总结

China Institute of Atomic Energy Page 3 HIRFL-RIBLL1 研究意义 通  延迟质子发射，可以得到 :   衰变分支比 、半衰期 子核激发态能级 同位旋相似态 (IAS) 能级位置 IAS (J p, T 0 ) β+β+ (Z-3, N+1) +2p Two-Proton Daughter (Z-2, N+1) + p Proton Daughter Seq. 2p p (Z-1, N+1) Emitter Q EC SpSp (J p, T 0 ) (Z, N) Precursor 2 He γ γ γ F GT

China Institute of Atomic Energy Page 4 HIRFL-RIBLL1 同位旋多重态质量公式 同位旋多重态 : 质量数 A 相同，具有相同的 J  、 T ，不同的 T z 。 同位旋多重态质量公式 IMME : M(A, T, T z ) = a(A, T)+b(A, T)T z +c(A,T)T z 2 +d(A,T)T z 3 +e(A, T)T z 4 对于同位旋四重态及以上 (T≥3/2) IMME 是计算远离  稳定线核质量的有力工具 如果多重态内所有的核质量均已知, 可以对 IMME 进行检验 N = Z - 3/2 G.S. - 1/2 IAS + 1/2 IAS + 3/2 G.S. Neutron Proton

China Institute of Atomic Energy Page 5 HIRFL-RIBLL1 IMME 适用性 M(A, T, T z ) = a(A, T)+b(A, T)T z +c(A,T)T z 2 + d(A,T)T z 3 break down: |d|/  (d)>3 A=8 R. J. Charity et al., PRC 84(2011)051308(R) A=9 M. Brodeur et. al, PRL 108(2012) A=32 M. C. Pyle et al., PRL 88(2002) K. Blaum et al., PRL 91(2003) S. Triambak et al., PRC 73(2006) A. A. Kwiatkowski et al., PRC 80(2009)051302(R) A. Kankainen et al., PRC 82(2010)052501(R) A=33 F. Herfurth et al., PRL 87(2001) A=53 Y. H. Zhang et al., PRL 109(2012)102501

China Institute of Atomic Energy Page 6 HIRFL-RIBLL1 53 Ni 质量测量 Y. H. Zhang et al., PRL 109(2012)102501

China Institute of Atomic Energy Page 7 HIRFL-RIBLL1 A=53 T=3/2 IMME 检验 53 Mn G.S. 53 Fe IAS 53 Co IAS 53 Ni G.S.

China Institute of Atomic Energy Page 8 HIRFL-RIBLL1 53 Ni  射  projectile fragmentation nat Ni target projectile fragmentation nat Ni target detection set-up DSSSD+HPGe detection set-up DSSSD+HPGe primary beam MeV / A ~4  Ae primary beam MeV / A ~4  Ae C. Dossat et al. Nucl. Phys. A 792(2007)18 IAS DSSSD 300/500  m  堆积 >100 keV

China Institute of Atomic Energy Page 9 HIRFL-RIBLL1  堆积效应 32 Ar  延迟质子发射谱： 窄峰为 ISOLDE (CERN) 测量，无  堆积效应 宽峰为 MSU 注入法测量，  堆积造成的峰位位移和展宽效应明显 Progress in Particle and Nuclear Physics 60 (2008) 403–483

China Institute of Atomic Energy Page 10 HIRFL-RIBLL1 缺乏 p-  符合测量数据 Proton-  合 C. Dossat et al. Nucl. Phys. A 792(2007)18

China Institute of Atomic Energy Page 11 HIRFL-RIBLL1 RIBLL1 上完成的实验 RIBLL 58 Ni 初级束 能量 68.6 MeV/u 强度 ~20enA nat Ni 靶 147  m Al 降能片 314  m 目标离子 53 Ni DE-TOF 进行粒子鉴别。 Al 降能片调整注入深度。 重离子注入到 16x16 硅微条探测器 DSSSD (3 mm pitch, 500 μm thick). DSSSD 对衰变出的  p 进行探测。 5 个 CLOVER 型高纯鍺探测器探测  射线。 每个事例标记时间，得到衰变时间谱。

China Institute of Atomic Energy Page 12 HIRFL-RIBLL1 实验结果 53 Ni 54 Ni 52 Co 53 Co 51 Fe 50 Mn ~ Ni 事例

China Institute of Atomic Energy Page 13 HIRFL-RIBLL1 p-  符合结果 需要进行更高统计的实验， 对 p-  符合结果进行验证 Desired

China Institute of Atomic Energy Page 14 HIRFL-RIBLL1 实验改进目标 提高 53 Ni 束流强度，积累足够的 53 Ni 事例 提高  探测效率 改进质子能谱分辨

China Institute of Atomic Energy Page 15 HIRFL-RIBLL1 提高 53 Ni 束流强度 RIBLL1 58 Ni 初级束 能量 70 MeV/u 强度 20 → 100 enA nat Ni 靶 110  m Al 降能片 500  m 53 Ni 计数率 →0.05 pps 总计数 500 → 20000

China Institute of Atomic Energy Page 16 HIRFL-RIBLL1 提高  探测效率 Clover Beam LaBr3 Clover Beam

China Institute of Atomic Energy Page 17 HIRFL-RIBLL1 提高  探测效率 849 keV 处能量分辨 ~ 30keV  探测器效率 ~4% → ~ 6% p-  符合计数 ~50 个 (7  )

China Institute of Atomic Energy Page 18 HIRFL-RIBLL1  小  堆积效应  p DSSSDs ) 高分辨 2) 中间 3) 高效率 1) 选择条件： p: 朝后  : 朝前 1) 高分辨  展宽小, 能量分辨高, 效率低，用于质子能量测量  p  p 2) 中间  展宽小, 能量分辨一般, 效率一般，用于 p-  符合测量 3) 高效率  展宽大, 能量分辨低, 效率高，用于分支比、半衰期测量 2) 选择条件：  : 朝后 3) 无条件 :

China Institute of Atomic Energy Page 19 HIRFL-RIBLL1 质子测量设置 Al degrader: 调整注入深度 DSSSD2: 53 Ni 注入 探测质子 DSSSD3: 探测器质子 DSSSD1 、 4: 探测  Al degrader p  53 Ni DSSD1 500  m DSSSD2 140  m DSSSD3 140  m DSSSD  m 斜 45 度摆放探测器减小 53 Ni 在 DSSSD2 中的注入深度展宽. 注入深度调节至 130  m

China Institute of Atomic Energy Page 20 HIRFL-RIBLL1 蒙特卡洛模拟：重现以前实验结果 53 Ni  -delayed proton emission 41 Ti  -delayed proton emission 红色 : MC 模拟结果 灰色 : 实验结果 Nucl. Phys. A 792(2007)18

China Institute of Atomic Energy Page 21 HIRFL-RIBLL1 对新实验设置的 MC 模拟 分析模式 半高宽 (keV)  堆积 (keV) 效率 (%) 高分辨 中间 高效率 高能量分辨、低  堆积谱可以得到较可靠的质子能量 MC 输入 硅探测器能量分辨 : 50 keV 注入深度 : 130  m 总 53 Ni 计数 : 20000

China Institute of Atomic Energy Page 22 HIRFL-RIBLL1 总结  53 Co IAS 激发能是解决 A=53, T=3/2 多重态 IMME 问题的关键参数.  我们计划在提高 53 Ni 束流强度的基础上，改进实验方案对 53 Ni 延迟质 子发射再次进行测量 : 验证 p-  符合测量结果 验证 IAS 发射的质子能量  改进后的实验将给出较高精度的 53 Co IAS 激发能数据，为 IMME 问题 提供检验.

谢谢大家！