12C+18O reaksiyonunun analizi ve 18O ve 22Ne çekirdek yapılarının incelenmesi

Abstract

ÖZET12C + 18O REAKSİYONUNUN ANALİZİ VE 18O VE 22NeÇEKİRDEK YAPILARININ İNCELENMESİBu tez çalışmasının esas amacı geniş kümeleşme bozunumuna sahip nötronca zenginçekirdeklerin incelenmesidir. Bu çalışma, Fransa'nın, Strasbourg kentinde bulunanVivitron Hızlandırıcı tesisinde gerçekleştirilen bir seri deneylerden alınan datayıiçermektedir. Bu deney, 18O hüzmesinin 12C hedefinin bombardımanı sonucu oluşan 18Oçekirdeğinin 14C+α bozunma kanalını ve 22Ne çekirdeğinin 18O+α bozunma kanalınıinceleyerek, bu çekirdeklerin uyarılmış durumlarını belirlemek için gerçekleştirilmiştir.Koinsidans bozunumların ve çevrim-içi (online) analizlerin yukarıdaki kanallarınikisinin de var olduğunu gösterdiğini tespit etmek için bir dizi yüklü parçacıkdedektörleri kullanılmıştır. Çekirdeğin parçalanması (Break-up) sonucu oluşanparçacıklar, iki hibrit dedektörde (bir gaz dedektörü, bir strip dedektör ve bir CsIdedektörü) ve iki kuadrant dedektörde (kuadrant dedektör, strip dedektör ve CsIdedektörü) saptanmıştır.Bu deneylerin arkasındaki fiziksel motivasyon, geniş kümeleşme bozunumunasahip nötronca zengin çekirdeklerin incelenmesidir. Bu bağlamda, örneğin, küme korlarıarasındaki kovalent davranış içinde değiş tokuş edilen iki nötron ile 22Ne bir 16O+αküme yapısı (20Ne) cinsinden ifade edilebilir. Bu durum moleküler sistemleri bağlıhalde tutan elektron değiş-tokuşuna benzemektedir. Nükleer ölçekte böylesi yapılar içinbir delil, berilyum izotopları, örneğin 9Be çekirdeği, içinde α parçacık korları arasındadeğiş tokuş edilen nötronlar bulunması gösterilebilir.Bu çalışma, kayıt edilmiş datanın analizini, dedeksiyon sistemininkalibrasyonunu ve 18O ve 22Ne çekirdeklerinin uyarılmış seviye spektrumlarınınbulunmasını içermektedir. Bu çalışmayla, nükleer çarpışmaların kinematiğinin yenidenyapılandırılması amaçlanmıştır.Bu çalışmada, 12C(18O,14C α)12C reaksiyonu ve 12C(18O,18O α)8Be reaksiyonu71.4 MeV enerjide incelenmiştir. 12C(18O,14C α)12C reaksiyonu için 18O çekirdeğiiçindeki uyarılmış seviyelerdeki bozunma aracılığıyla, 14C ve α bozunmaparçacıklarının açısal korelasyonlarının yeniden yapılandırılması, bozunmaseviyelerinin spinlerinin incelenmesine olanak sağlamıştır. Elde ettiğimiz sonuçlar,önceki çalışmalarla kıyaslandığında, 18O çekirdeği için belirlenmiş spinler vegözlemlenen bozunma seviyeleri birbirleriyle gayet uyumludur.12 18 18C( O, O α)8Be reaksiyonu için ise, yeni uyarılma enerji seviyeleri ilk defabu çalışmada belirlenmiştir. 22Ne çekirdeğinin uyarılmış seviyeleri, 18O + α parçalanmakanalının incelenmesi ile belirlenmiş ve daha önceki çalışmalarla gayet uyumlu olduğugörülmüştür. Bunlara ek olarak 22Ne çekirdeği için daha önce gözlenmemiş, yüksekenerjide yeni uyarılmış seviyelerde bulunmuştur ve seviyelerin spinleride başarılı birşekilde belirlenmiştir.X

SUMMARY12C + 18O REACTION ANALYSIS AND INVESTIGATION ONSTRUCTURE OF 18O AND 22Ne NUCLEIThe aim of this thesis is the study of neutron-rich nuclei, which have a large clusterdecomposition. This thesis contains analysis of data from the experiment performed atthe Vivitron accelerator facility, Strasbourg, France. The experiment involved the use ofan 18O beam incident on a 12C target with the hope of populating excited states in 18O,which decay into 14C+α, and excited states in 22Ne decaying into 18O+α. An array ofcharged particle detectors were used to detect the coincident decays and on-line analysisindicated the presence of both the above channels. The break-up fragments are beingdetected in two hybrids detectors (comprising a gas detector, a strip detector and a CsIdetector) and quadrant detectors (comprising a quadrant detector, strip detector and CsIdetector).The physics motivation behind these experiments is the study of neutron-richnuclei, which have a large cluster decomposition. In this sense, for example, 22Ne can bedescribed in terms of a 16O+α cluster structure (20Ne) with two neutrons beingexchanged in covalent manner between the cluster cores. This is analogous to theexchanged of electrons in atomic molecules, the mechanism by which molecularsystems become bound. Evidence for such structure on the nuclear scale has been foundin Beryllium isotopes, e.g. 9Be, where the neutrons are exchanged between α-particlecores. The extension involved in the present project would be to heavier cluster cores.The project involved analysing the recorded data, calibration of the detectionsystem and extracting the spectra of the excited state 18O and 22Ne nuclei. Underlyingthis is a need to understand how charged particle detections system work, thefunctioning of a nuclear accelerator and the reconstruction of the kinematics of nuclearcollisions.As a result of this project, the 12C ( 18O, 14C α) 12C break-up reaction was studiedat 71.4 MeV. The reconstruction of the angular correlations of the 14C and α break-upparticles, from the decay of excited states in 18O, has allowed the spins of the decayingstates to be studied. Comparing this experiment with previous works, the break-upstates and also the spins observed agree well each other.For 12C ( 18O, 18O α) 8Be reaction, we were able to see excitation energy levelsand the spins in good agreement with previous works for states in 22Ne, populated via18O + α break-up, as well as new excitation energy levels and their spins.XI