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MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne 13.4.Einführung, Beschleuniger 20.4.Schwerionenreaktionen, Synthese.

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1 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne 13.4.Einführung, Beschleuniger 20.4.Schwerionenreaktionen, Synthese superschwerer Kerne (SHE) 27.4.Kernspaltung und Produktion neutronenreicher Kerne 4.5.Fragmentation zur Erzeugung exotischer Kerne 11.5.Halo-Kerne, gebundener Betazerfall, 2-Protonenzerfall 18.5.Wechselwirkung mit Materie, Detektoren 25.5.Schalenmodell 1.6.Restwechselwirkung, Seniority 8.6.Tutorium Tutorium Vibrator, Rotator, nukleare Isomere, Symmetrien 29.6.Schalenstruktur fernab der Stabilität 6.7.Tutorium Klausur

2 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 protons neutrons doubly magic nuclei: 4 He, 16 O, 40 Ca, 48 Ca, 208 Pb instable: 48 Ni, 56 Ni, 78 Ni, 100 Sn, 132 Sn no 28 O ! New challenges in nuclear structure new magic numbers

3 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 protons neutrons New challenges in nuclear structure new magic numbers S p = 0 S n = 0 proton drip-line explored up to Z = 83 neutron drip-line known up to N = 20 !

4 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS Die Nuklidkarte Spiegelkerne und das nukleare Schalenmodell

5 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Schalenstruktur fernab der Stabilität Einleitung Schalenstruktur superschwerer Kerne Kernstruktur von Transfermium Elemente ( 250 Fm, 254 No) deformiertes Schalenmodell Nukleares Schalenmodell klassische Anomalien: 11 Be, 11 Li exp. Ergebnisse des Deuterons Monopolwechselwirkung der Tensorkraft Kerne um N=20: 40 Ca, 38 Ar, 36 S, 34 Si, 32 Mg, 30 Ne Kerne um N=28: 48 Ca, 46 Ar, 44 S Neutron-Proton Paarung in 92 Pd Zusammenfassung und Ausblick

6 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Spektroskopie von Transfermium Kernen (Z= ) Super – Heavy Elements

7 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Die Deformation des Kerns verändert die Reihenfolge der Einteilchenzustände ( Nilsson Modell ) Nukleare Schalenstruktur Wo ist der n ächste Schalenabschluss ? J 3

8 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Deformiertes Schalenmodell Nilsson-Modell deformiertes Oszillatorpotenzial axiale Symmetrie um z-Achse Kerne können rotieren Hamiltonian Deformationsparameter δ Schalenmodell mit H.O.Potential H def Trennung von Laborsystem und körperfestes (intrinsisches) System K = Projektion des Einteilchen- Drehimpulses auf die Symmetrieachse Rotation senkrecht zur Symmetrieachse ändert nicht die K-Quantenzahl

9 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Deformiertes Schalenmodell Nilsson-Modell deformiertes Oszillatorpotenzial axiale Symmetrie um z-Achse Kerne können rotieren Orbital 1 ist näher am Schwerpunkt als Orbital 2. Die Energie von Orbital 1 ist am niedrigsten. Hamiltonian Deformationsparameter δ Schalenmodell mit H.O.Potential H def

10 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Deformiertes Schalenmodell Nilsson-Modell deformiertes Oszillatorpotenzial axiale Symmetrie um z-Achse Kerne können rotieren Intruder Orbital wird soweit angehoben oder abgesenkt, dass es Orbitale aus einer anderen Schale entgegengesetzter Parität kreuzt Orbital 1 ist näher am Schwerpunkt als Orbital 2. Die Energie von Orbital 1 ist am niedrigsten.

11 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Deformiertes Schalenmodell Welche Struktur haben die SHE ? (indirekter Versuch) Deformierte Schalenabschlüsse für Transfermium Elemente 254 No 152 β 2 ~0.28 OblateProlate

12 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Stabilität der schweren Elemente 254 No (Z=102) und 252 Fm (Z=100) mit N=152 scheinen stabiler zu sein als ihre Nachbarn

13 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Woods-Saxon Niveaus 254 No mit Z=102 und N=152 – Protonen werden leicht angeregt 250 Fm mit Z=100 und N=150 – Neutronen werden leicht angeregt Exp. Ergebnisse: Anregung von isomeren Zuständen Yrast – plot ( 254 No)

14 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012

15 Die magischen Zahlen nahe den stabilen Kernen Maria Goeppert-Mayer ( ) Hans Jensen ( ) Magische Zahlen mit konstanten Schalenabschlüssen sind nicht so robust, wie wir dachten.

16 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen hohe Energien der Zustände kleine B(E2; ) Werte Übergangswahrscheinlichkeiten werden in Weisskopf Einheiten (spu) gemessen Kerne mit magischen Zahlen für Neutronen / Protonen: Was passiert weitab des Tals der Stabilität?

17 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Extremes Einteilchen-Schalenmodell Energie des Schalenabschlusses: Proton Neutron Gute Voraussage von Spin Parität π = (-1) magnetisches Moment pos. Parität neg. Parität

18 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Einteilchen-Energien Einteilchen Zustände beobachtet in ungerade-A Kernen (besonders ein Nukleon + doppelt magischer Kern wie 4 He, 16 O, 40 Ca) sind charakterisiert durch die Einteilchen-Energien des Schalenmodellbilds O: 1/2 - Zustand schon bei 3.1 MeV Restwechselwirkung wird benötigt, verringert Abstand zwischen Schalen

19 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Klassisches Beispiel einer Anomalie Mehrere Anomalien wurden in Schalenstrukturen von exotischen Kernen beobachtet: protonenreich oder neutronenreich Das 2s 1/2 Orbital (Parität +) und das 1p 1/2 Orbital (Parität -) sind invertiert ?? (parity inversion) erwartet !

20 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nilsson-Modell (Quadrupol-Wechselwirkung) Nilsson Modell ist ein Einteilchenmodell für deformierte Kerne. mit Zur Charakterisierung der Zustände werden die asymptotischen Quantenzahlen Ω π [Nn z Λ] verwendet. Ω Projektion des totalen Teilchen-Drehimpulses auf Symmetrieachse π Parität der Wellenfunktion N gesamte Zahl der Oszillatorquanten n z Zahl der Knoten der Radialwellenfunktion in z-Richtung Λ Projektion des Bahn-Drehimpulses auf Symmetrieachse Grundzustand von 11 Be: Intruder-Konfiguration ! 1s 1/2 0d 5/2 und 0d 3/2

21 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Bildung von Halos und das s-Orbital Die s Komponente im Grundzustand ist essenziell für die Ausbildung einer Halostruktur. Schrödinger Gleichung: Zentrifugalbarriere ( = 0 für s-Welle ) Neutronenreiche Kerne ( 11 Be, 11 Li) instabil: flaches Kernpotential die Wellenfunktion ist ausgedehnt für s-Orbitale, die radiale Ausdehnung ist nicht blockiert durch die Zentrifugalbarriere ( Halo )

22 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Erinnerung: Halokerne Je kleiner die Bindungsenergie, je ausgedehnter die Wellenfunktion Was kann man an der Neutronen-Dripline erwarten? E κ2κ2 κ 1/ κ ~ r 7 MeV0.35 fm fm fm 1 MeV0.05 fm fm fm 0.1 MeV0.005 fm fm fm Wellenfunktion außerhalb des Potentials

23 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Halo-Kerne Anomalien der Schalenstruktur wurden zuerst beobachtet in 11 Be (Z=4, N=7) und 11 Li (Z=3, N=8), die bekannt sind als ein-Neutron Halo und zwei-Neutron Halo-Kerne.

24 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Änderung der magischen Zahl nahe N=8; 12 Be Ändert sich die magische Zahl nur bei Halo Kernen ? Nein! Gilt auch für 12 Be. Diese Beobachtung weist auf eine universelle Evolution der Schalenstruktur.

25 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Theoretische Erklärung Die spezifische Proton-Neutron Wechselwirkung ( Monopolterm der Tensor-Kraft ) kann die Einteilchen-Anordnung verändern, abhängig von dem Proton-Neutron Verhältnis der Kerne. Die stark attraktive p-n Kraft zwischen J > and J < Orbitalen ( zum Beispiel, π p 3/2 and ν p 1/2 )

26 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012

27 Deuteron: Spin und Parität Mögliche Kombinationen der Spins und des relativen Bahndrehimpulses: Der gemessene Kernspin des Deuterons ist J=1Experiment ! Parität des Deuterons: Eigenschaften der emittierten Gammastrahlung beim Neutroneneinfang am Proton ergibt, dass die Parität des Deuterons positiv (π = +1) ist. Aus den Eigenschaften der Kugelflächenfunktionen ergibt sich die Parität zu (-1) = +1 woraus folgt, dass nur gerade Bahndrehimpulse von = 0 und = 2 vorkommen können. Experiment ! Die Kernkraft ist spinabhängig !

28 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Deuteron: Magnetisches Moment Der gemessene Kernspin des Deuterons ist J = 1 Die Parität des Deuterons ist positiv, nur gerade Bahndrehimpulse = 0 und = 2. Das magnetische Moment des Deuterons, welches sich z.B. durch Kernspinresonanz (NMR) bestimmen läßt, ergibt sich zu: Der gyromagnetische Faktor g stellt die Proportionalitätskonstante zwischen dem magnetischen Moment eines Teilchens und dem Spin dar (im Falle des Drehimpulses g = 1): Mit dem Spin-Operator und dem Kern-Magneton Für ein punktförmiges Proton (s=1/2) erwartet man g = 2. Die innere Struktur von Proton (uud) und Neutron (udd) zeigt sich in den experimentellen Werten g s proton = , g s neutron = Bei einer parallelen Ausrichtung der Nukleonenspins S = 1 und einem angenommenen Bahndrehimpuls von = 0 bzw. = 2 ergibt die Summe der magnetischen Momente von Proton und Neutron Die Wellenfunktion des Deuterons besteht zu 96% aus einem = 0 Zustand und 4% aus einem = 2 Zustand

29 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Erinnerung: Schalenmodell Magnetische Momente: Für den g-Faktor g j gilt: mit Einfache Beziehung für den g-Faktor von Einteilchenzuständen

30 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Deuteron: Quadrupolmoment Der gemessene Kernspin des Deuterons ist J = 1 Die Parität des Deuterons ist positiv, nur gerade Bahndrehimpulse = 0 und = 2. Das magnetische Moment des Deuterons ergibt sich zu Der Bahndrehimpuls hat zu 4% den Wert = 2 Das Deuteron ist nicht sphärisch. Es hat ein experimentell bestimmtes Quadrupolmoment von Q = eb. Das freie Neutron und das freie Proton haben kein elektrisches Quadrupolmoment. Das Deuteron kann nur aufgrund der Bahnbewegung = 2 von Proton und Neutron ein Quadrupolmoment besitzen. Eine reine = 0 Wellenfunktion hat aufgrund ihrer Rotationssymmetrie ein verschwindendes Quadrupolmoment. Die Kernkraft ist spinabhängig ! Die Kernkräfte müssen ein Drehmoment aufbringen, das vom Radius r und dem Winkel θ abhängt. Wenn die Kernkraft von r und θ abhängt, gibt es eine nicht-zentrale Kraftkomponente eine Tensorkraft

31 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleon-Nukleon Potentials m(π) 140 MeV/c 2 m(σ) MeV/c 2 m(ω) 784 MeV/c 2 Yukawa Potential: abstoßender Teil ω (3π) - Austausch langreichweitiger Teil 1 π – Austausch Potenzialmulde durch σ – Austausch ( 2π zu Spin 0 gekoppelt) 1π – Austausch ~ Tensor Kraft (r,θ) konstanter Abstand zwischen Nukleonen ~ 1fm konstante Kerndichte Alle Beiträge der N-N Wechselwirkung basieren auf dem Meson Austausch Mechanismus

32 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012

33 Effektive Einteilchen Energie effective single-particle energy ESPE Monopole interaction, v m ESPE is changed by N v m N particles ESPE : Total effect on single- particle energies due to interaction with other valence nucleons

34 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Anschauliches Bild des Monopoleffekts der Tensorkraft Nukleon-Nukleon Restwechselwirkung wave function of relative motion large relative momentumsmall relative momentum attractiverepulsive spin of nucleon T. Otsuka et al., Phys. Rev. Lett. 95, (2005), Phys. Rev. Lett. 97, (2006) Monopolenergie der Tensor-Wechselwirkung:

35 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Anschauliches Bild des Monopoleffekts der Tensorkraft Nukleon-Nukleon Restwechselwirkung T. Otsuka et al., Phys. Rev. Lett. 95, (2005), Phys. Rev. Lett. 97, (2006) proton neutron j' > j' < j>j> j j' < j>j> j

36 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Anschauliches Bild des Monopoleffekts der Tensorkraft Nukleon-Nukleon Restwechselwirkung T. Otsuka et al., Phys. Rev. Lett. 95, (2005), Phys. Rev. Lett. 97, (2006) Das Beispiel zeigt die Protonenkonfiguration (0p 3/2 ) von 14 C 8. Je mehr Protonen im 0p 3/2 Orbital sind, um so mehr wird das 0p 1/2 Neutronenorbital angezogen und der Schalenabschluss bei N=8 entwickelt sich. Für 12 Be 8 wird das Protonenorbital 0p 3/2 geleert, die Wechselwirkung ist geringer und das Neutronenorbital 0p 1/2 wird angehoben.

37 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopolwechselwirkung der Tensorkraft Nukleon-Nukleon Restwechselwirkung T. Otsuka et al., Phys. Rev. Lett. 95, (2005), Phys. Rev. Lett. 97, (2006) j>j> jj> Tensor Monopole Interaction : total effects vanished for spin-saturated case Same Identity with different interpretation (2j > +1) v m,T + (2j < +1) v m,T = 0 ( j j > ) ( j j < ) v m,T : monopole strength for isospin T no change

38 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopolwechselwirkung der Tensorkraft Nukleon-Nukleon Restwechselwirkung T. Otsuka et al., Phys. Rev. Lett. 95, (2005), Phys. Rev. Lett. 97, (2006) j>j> j and j < are the same : (2j > +1) v m,T + (2j < +1) v m,T = 0 ( j j > ) ( j j < ) v m,T : monopole strength for isospin T

39 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Der Effekt der Tensorkraft auf die s-Kopplung V T reduces ls-splitting. V T enhances ls-splitting. V T does not act. 1.j < - j < or j < - j < : repulsion 2.j : attraction 3.If both j orbits are fully occupied the tensor force does not act. cf. Bouyssy et al. PRC 36 (1987) 380 Otsuka et al. PRL 95 (2005)

40 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Der Effekt der Tensorkraft auf die s-Kopplung The tensor force does not act The tensor force reduces the s-splitting

41 Michimasa et al. (from NPA 787 (2007) 569) 17 F 5 MeV Bohr & Mottelson vol F 5/2+ 3/2+

42 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Anwendung auf andere Schalen low-lying 2 +

43 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen 32 Mg N E(2 + ) [MeV] 12 Mg 16 S 20 Ca N=20 hohe Energien der Zustände für Kerne mit magischen Zahlen Hinweise auf das nukleare Schalenmodell: N=20

44 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 N=20 40 Ca 42 Ca 44 Ca 46 Ca 38 Ar 36 S 34 Si 32 Mg 30 Ne 48 Ca 46 Ar 44 S 42 Si 40 Mg 38 Ne N=20 Z=20 Z=18 Z=16 Z=14 Z=12 Z=10 N=28 hohe Energien der Zustände für Kerne mit magischen Zahlen Hinweise auf das nukleare Schalenmodell: N E(2 + ) [MeV] N=20 Nukleare Schalenstruktur Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen

45 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 s 1/2 d 5/2 d 3/2 f 7/2 N= N E(2 + ) [MeV] N=20

46 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 s 1/2 d 5/2 d 3/2 f 7/2 N= N E(2 + ) [MeV] N=20

47 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 s 1/2 d 5/2 d 3/2 f 7/2 N= N E(2 + ) [MeV] N=20

48 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 s 1/2 d 5/2 d 3/2 f 7/2 N=20 ( j < ) ( j > ) N E(2 + ) [MeV] N=20

49 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 s 1/2 d 5/2 d 3/2 f 7/2 ( j > ) ( j < ) N E(2 + ) [MeV] N=20

50 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 f 7/2 s 1/2 d 5/2 d 3/2 ( j > ) ( j < ) N E(2 + ) [MeV] N=20

51 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 f 7/2 s 1/2 d 5/2 d 3/2 ( j < ) ( j > ) N E(2 + ) [MeV] N=20

52 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Monopol-Wechselwirkung der Tensorkraft Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 f 7/2 s 1/2 d 5/2 d 3/2 ( j < ) ( j > ) N E(2 + ) [MeV] N=20

53 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen N=20 Die Schalenstruktur wird durch die attraktive p-n Kraft zwischen J > and J < Orbitalen ( π d 5/2 and ν d 3/2 ) stark beeinflußt.

54 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen 32 Mg hohe Energien der Zustände für Kerne mit magischen Zahlen Hinweis auf das nukleare Schalenmodell : Nukleare Feldtheorie: Nukleare Vielteilchenproblem wird relativistisch gelöst mit der Konsequenz: attraktives Skalarfeld (S-V) repulsives Vektorfeld (S+V) Relativistic quasi-particle random phase approximation N=28

55 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Experimentelle Hinweise auf die magischen Zahlen hohe Energien der Zustände für Kerne mit magischen Zahlen Hinweis auf das nukleare Schalenmodell : Nukleare Feldtheorie: Nukleare Vielteilchenproblem wird relativistisch gelöst mit der Konsequenz: attraktives Skalarfeld (S-V) repulsives Vektorfeld (S+V) Relativistic quasi-particle random phase approximation spherical deformed 40 Ca 42 Ca 44 Ca 46 Ca 38 Ar 36 S 34 Si 32 Mg 30 Ne 48 Ca 46 Ar 44 S 42 Si 40 Mg 38 Ne N=20 Z=20 Z=18 Z=16 Z=14 Z=12 Z=10 N=28 Ca Si S

56 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Gro ße Ähnlichkeit zwischen den drei Zahlen des HO-Schalenmodells N=8 N=20N=40 O. S., MG Porquet PPNP (2008) Gleicher Mechanismus : - kleinere 2 + Energien bei N=8, 20 and 40 - Inversion zwischen normalen und Intruder Zuständen bei N=40 - Suche nach einem (super)deformierten Zustand in 68 Ni - Prüfe die extreme Deformation von 64 Cr

57 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Nukleare Schalenstruktur Entwicklung der HO-Schalenabschl üsse d 5 /2 d 3/2 s 1/2 d 5/ f 7/2 Z=8 N~20 p 3/2 Z=14 d 5 /2 d 3/2 s 1/2 d 5/2 14 [ ] f 7/2 20 p 3/2 Large N/Z Z=28 f 7 /2 p 3/2 f 5/2 f 7/2 28 p 1/2 [ ] g 9/2 40 f 7 /2 p 3/2 f 5/2 f 7/2 28 p 1/ g 9/2 Z=20 N~40 d 5/2 p 3 /2 p 1/2 p 3/2 6 d 5/2 Z=2 N~8 s 1/2 p 3 /2 p 1/2 p 3/2 6 [ ] d 5/2 8 Z=6 s 1/2 Role of the p 3/2 - p 1/2 interaction Role of the d 5/2 - d 3/2 interaction Role of the f 7/2 - f 5/2 interaction ? SPIN –FLIP =0 INTERACTION N=14 N=28 N=50 Small gaps

58 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012

59

60 Signatures near closed shells Excitation energy Sn isotopes only valence neutrons

61 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS (g 9/2 )-2 seniority isomers in 98 Cd and 130 Cd 0+0+ (2 + ) (4 + ) (6 + ) (8 + ) (2 + ) (4 + ) (6 + ) (8 + ) two proton holes in the g 9/2 orbit No dramatic shell quenching! N=50 g 7/2 s 1/2 d 3/2 h 11/ MeV d 5/2 N=82 participating neutron-orbitals N=50 Z=48 N=82 Z=48 A. Blazhev et al., Phys. Rev. C69 (2004) A. Jungclaus et al., Phys. Rev. Lett. 99 (2007),

62 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Isoscalar neutron-proton pairing in 92 Pd four proton holes in g 9/2 orbit J max =12 B. Cederwall et al., Nature 469 (2011), 68 T.S. Brock et al., Phys. Rev. C82 (2010)

63 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Neue magische Zahlen

64 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Zukunft: Kern- und Astrophysik

65 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Schalenmodell und Elementhäufigkeit r-process abundances mass number A exp. pronounced shell gap shell structure quenched r-Prozess Rechnungen zeigen starke Abweichungen von gemessenen Elementverteilungen. Mögliche Lösung: modifiziertes Schalenmodell durch geänderten Potenzialverlauf bei neutronenreichen Kernen. Zukünftige Experimente mit instabilen, neutronenreichen Kernen

66 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Rare Isotope Beam Capabilities Worldwide


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