Quantum-state Selective Nuclear Decay Spectroscopy

Forskningsoutput: AvhandlingDoktorsavhandling (sammanläggning)

Abstract

Allt som vi ser och arbetar med i vårt vardagliga liv består av atomer. De är mycket små, omkring 10-10 meter. De syns inte med blotta ögat, utan kräver avancerade elektronmikroskop. Men atomerna själva består av ännu mindre
beståndsdelar, ett elektronmoln som kretsar kring en kärna.
Atomkärnan består av neutroner och protoner och är bara cirka 10-15 meter stor. Neutroner och protoner hålls samman av en stark kraft som faktiskt kallas "starka kraften". Samtidigt har protoner en positiv laddning och stöter därför bort varandra. Beroende av balansen mellan protoner och neutroner i atomkärnan kan de vara stabila eller radioaktiva. Om de är radioaktiva betyder det att de sönderfaller efter en viss tid. Det finns fler än 3000 kända kombinationer av protoner och neutroner, "isotoper", som har en livstid längre än 10-7 sekunder. Men endast 253 av dessa är stabila. Om kärnan inte är helt stabil, sönderfaller den genom utsändning av protoner, neutroner, α partiklar (heliumkärnor), β-strålning eller genom fission. En atomkärna kan också vara i ett exciterad tillstånd. Oftast de-exciteras de till grundtillståndet genom att sända ut fotoner som kallas γ-strålning. Detekterar och analyserar man strålningen kan man fastställa kärnans struktur. Resultat från ett sådant experiment används sedan for att förbättra de teorier som beskriver den underliggande kraft som håller samman atomkärnor.
Eftersom de flesta av de intressanta isotoperna inte finns i naturen samt har korta livstider måste de framställas artificiellt i laboratoriet med en kärnreaktion. Tyvärr är det ofta inte enbart de intressanta isotoperna som produceras i reaktionen utan de flesta producerade atomkärnor är inte de som man vill studera. Därför måste man separera de intressanta isotoperna från alla andra pa något sätt.
Isotoperna som studerades i den här avhandlingen separerades med hjälp av en så kallad "Penning trap". Penningfallor är de mest precisa maskiner som finns för att mäta kärnors massa. Eftersom alla olika isotoper har olika massor, är Penningfallor mycket precisa for att selektera de önskade atomerna. Under vissa omständigheter kan de även selektera ett visst tillstånd hos en isotop. Detta utnyttjades för att studera sönderfallen av 213Ra och 127Cd. Vid analysen av 213Ra-experimentet jämfördes resultatet med detaljerade simuleringar av hela sönderfalls- och detektionsprocessen, där renheten av 213Ra-strålen i experimentet blev grundförutsättningen för att få en precis och meningsfull simulering. Vid ett andra experiment sönderföll 127Cd till 127In. Analysen av γ-strålningen resulterade i identifikation av nya energinivåer i 127In. Dessutom har 127Cd-sönderfallsprocessen och energinivåer i 127In beräknats med den sfäriska skalmodellen. Det konstaterades att den teoretiska beskrivningen kunde reproducera de experimentella observationerna mycket väl.

Detaljer

Författare
  • Ch. Lorenz
Enheter & grupper
Forskningsområden

Ämnesklassifikation (UKÄ) – OBLIGATORISK

  • Subatomär fysik

Nyckelord

Originalspråkengelska
KvalifikationDoktor
Tilldelande institution
Handledare/Biträdande handledare
Sponsorer för avhandling
  • Knut and Alice Wallenberg Foundation
  • Swedish Research Council
Tilldelningsdatum2019 jan 25
UtgivningsortLund
Förlag
  • Lund University
Tryckta ISBN978-91-7753-942-1
Elektroniska ISBN978-91-7753-943-8
StatusPublished - 2018 dec
PublikationskategoriForskning

Nedladdningar

Ingen tillgänglig data

Relaterad forskningsoutput

Lorenz, C., Sarmiento, L. G., Rudolph, D., Golubev, P., Eronen, T., Nesterenko, D. A., Kankainen, A., Canete, L., Cox, D. M., Fernandez, A., Forsberg, U., Jungclaus, A., Kojouharov, I., Kurz, N., Lalović, N., Partanen, J., Reponen, M., Rinta-Antila, S., De Roubin, A., Såmark-Roth, A. & 2 andraVaquero, V. & Vilén, M., 2019 apr 19, I : Physical Review C. 99, 4, 21 s., 044310.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Lorenz, C., 2019 feb, Fysikaktuellt, 2019, 1, s. 10-11 2 s.

Forskningsoutput: Bidrag till övrig tidskrift/dags- eller nyhetstidningArtikel i facktidskrift eller populärpress

Lorenz, C., Sarmiento, L. G., Rudolph, D., Ward, D. E., Block, M., Heßberger, F. P., Ackermann, D., Andersson, L. L., Cortés, M. L., Droese, C., Dworschak, M., Eibach, M., Forsberg, U., Golubev, P., Hoischen, R., Kojouharov, I., Khuyagbaatar, J., Nesterenko, D., Ragnarsson, I., Schaffner, H. & 3 andraSchweikhard, L., Stolze, S. & Wenzl, J., 2017 sep 18, I : Physical Review C. 96, 3, 12 s., 034315.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Visa alla (4)

Related projects

Christian Lorenz, Dirk Rudolph, Luis Sarmiento Pico & Pavel Golubev

2015/04/012019/01/31

Projekt: Avhandling

Visa alla (1)

Relaterade aktiviteter

Sarmiento Pico, L. (Andra handledare)
2015 apr 12019 jan 31

Aktivitet: Examination och handledarskapHandledning av forskarstuderande

Visa alla (1)