МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И...

35
МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И ЭЛЕКТРОВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕР SD- ОБОЛОЧКИ Н.Г.Гончарова

Transcript of МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И...

Page 1: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ

ФОТО- И ЭЛЕКТРОВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕР

SD- ОБОЛОЧКИ

Н.Г.Гончарова

Page 2: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Particle Core Coupling (PCC) version of the Shell Model

•'

'

(J ), ji, i i

(J ), jA 1 i iJ T C (J 'E'T') (nlj) : J ,T−= ×∑

'

' '

(J ), j'f , f f

(J ), jA 1 f fJ T (J 'E'T') (n 'l' j') : J ,T−= ×∑α

ii

i

SCS

≈∑

Page 3: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Matrix elements of Hamiltonian

ij j c ij ijH (E ' E ) V= + + +ε δ

ijV =

Page 4: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Nuclear photo- and electroexcitations

( ) ( ) ( )4 2

2 2 2ML T4 2

R

q qd e,e 4 F q, tg F q,d q 2q 2

μ μ⎧ ⎫⎛ ⎞ ⎛ ⎞′σ πσ θ⎪ ⎪= ω + + ω⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎨ ⎬⎜ ⎟ ⎜ ⎟Ω η ⎪ ⎪⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎩ ⎭

( ) ( ) { } ( )max maxJ J2 212 el mag 2 2

T i f J i f J i EJ MJJ 1 J 1

F q 2J 1 J T (q) J J T (q) J F F−

= =

= + + = +∑ ∑

Page 5: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei

1ħω resonances in sd-shell nuclei: E1, M2, E3, M4, E5, M6

Photopoint : 1

excq E 0.1 0.2Fmω −= ≡ ≈ ÷

Page 6: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Spectroscopy of pickup reactions on 18O

Page 7: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 in 18O at photopoint

2/52/3

2/32/3

2/12/3

111121

dpdpsp

→→→

2/52/5

2/32/5

2/72/5

112111

fdpdfd

→→→

U.Kneissl ea // Nucl.Phys.A272,125 (1976)

18O(γ,n)

Page 8: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Spectroscopy of pickup reactions on 22Ne

Page 9: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 in 22Ne at photopoint

22Ne(γ,n)V.V.Varlamov,M.E.StepanovMSU-INP,1999

ii

i

SCS

≈∑

Page 10: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 in 24Mg at photopoint

15.00 20.00 25.00 30.00 35.000.00

0.10

0.20

0.30

0.40 a

15.00 20.00 25.00 30.00 35.000.0

10.0

20.0

30.0 b

F2 × 102

σ, mb

Exp: Ishkhanov B.S. ea., Nucl. Phys.A186 (1972) 438

P.M. Endt, Nucl.Phys.A521(1990)1

Page 11: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 in 26Mg at photopointF2 × 102

Exp (c): (γ, n)+(γ, n+p)+(γ, 2n) Fultz S.C. et al., Phys. Rev. C4 (1971) 149

σ, mb

E, MeV

10.00 20.00 30.00 40.000.00

0.40

0.80a

10.00 20.00 30.00 40.000.0

20.0

40.0c

Page 12: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

27Al+γ → 26Al+n

Exp: M.N.Thompson et al // Nucl. Phys. 64 (1965)486

Page 13: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Динамические деформации при фоторасщеплении 27Al

• 27Al+γ → 26Al+n 27Al+γ → 26Mg+p

H. Röpke, P.M.Endt // Nucl. Phys. A632(1998)173.

Page 14: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Спектроскопия реакции подхвата32S(d,3He)31P

Спектроскопия реакции 32S(d,3He)31P;Е*- энергии возбуждения ядра 31P

J.Vernotte et al,Nucl.Phys.A655(1999)415

Page 15: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 excitations 32S

Exp: B.S.ISHKHANOV et al,2002.PCC version of SM

Page 16: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Спектроскопия реакции подхвата34S(p,d)33S

Page 17: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

34S – photoneutron reaction

Page 18: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 excitation of 48Ca

Page 19: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Excitation and disintegration of 48Ca(isospin factors)

Page 20: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

48Ca( , n)γ

O’Keefe G.J. , Thompson M.N. et al // Nucl.Phys.A469(1987) 239

Page 21: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

48Ca( ,p)γ

O’Keefe G.J. , Thompson M.N. et al // Nucl.Phys.A469(1987) 239

Page 22: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

E1 resonances in (e.e’)Spin- and orbital currents interference in E1 sd-shell form factors

Page 23: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

For E1 transitions

maxima of C1 form factors (a) are near minima of E1 form factors(b)

1/2 3/21 1( 1)= + = +⇒ +j L j LL L

Page 24: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

F2(q) for E1 transitions

Page 25: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

MJmax excitations

max

2 222 2( ) exp( )

2∼ J

MJ f J ib q

F J O q J C q= × −

max2J

qb

=

Page 26: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

MJmax (stretched states)

Spin current contributions only

Page 27: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

M6 in sd-shell nuclei : 28Si

E, MeV

q = 1.8 Fm-1

S.Yen,ea,Phys.Lett.B289, 22(1992):6- T=1 at 14.32 MeV

Endt P.M. Nucl. Phys. A 310 (1978)

Page 28: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

M6 in sd-shell nuclei : 32S

Exp.: Clausen B.L et al , Phys.Rev.C48, 1632(1993).

Exp

q = 1.8 Fm-1

Page 29: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

M6 in Ca-40

Page 30: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

M2 resonances

Spin- an orbital currents in M2 excitations

Page 31: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Nuclear Orbital M2 CurrentOrbital M2 TWIST Mode: Orbital current has oppositesignes in the upper and lower semispheres.The current vanishes at

Z=0

( ) ( )( )2

2 2 22 =

⎡ ⎤Υ Ω ×∇⎣ ⎦∼Jmag i

j i jeT j qrq

(e,e’) excitation ~Spin+orbital(twist)

modes

(p,p’) excitations –SPIN part onlyComparison of (e,e’) and (p,p’) reveals

ORBITAL TWIST M2-

Page 32: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

M2 in 32S(e,e’)

Experiment: S-DALINAC (Emax=14 MeV) E, MeV

F2 × 105

8.00 12.00 16.00 20.000.000.501.001.502.002.50

S-320.7 g free

8.00 12.00 16.00 20.000.0

4.0

8.0

12.0

16.0S-32

F2 × 106

q = 0.6 fm-1

Page 33: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Spin and orbital currents in M2 32S

E, MeV

F

Page 34: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

q-dependence of M2 peaks

Page 35: МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ ФОТО- И …nuclphys.sinp.msu.ru/nseminar/16.11.10.pdf · Summed squared form factors: electroexcitation of sd-shell nuclei 1ħωresonances

Summary• In the PCC version of SM distributions of the ”hole”

among the (A-1) nuclei states are taken into account in microscopic description of multipole resonances in sd-shell nuclei using spectroscopy of pick-up reactions.

• The energy spread of final nuclei states is the main origin of the multipole resonances fragmentation in open shell nuclei. Comparison of PCC SM results with experimental data on MR confirms the validity of this approach for a range of momentum transfer from “photopoint” up to q≈2 Fm-1.

• The assumption that some very valuable information on MR in excited deformed nucleus is embedded in direct reactions spectroscopy data proved to be right.