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Beta decay studies close to the doubly-magic nucleus 78Ni

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1.1 The doubly-magic 78 Ni The very neutron-rich 78 Ni (N=Z’ 1:8) is expected to be a doubly magic nucleus, since it corresponds to the magic numbers 28 for protons and 50 for neutrons. It is the most exotic among the doubly-magic nuclei, and it is, to a large extent, still unknown. In a pioneering experiment, Engelmann et al. [1] were able to identify three 78 Ni events produced by inflight fission of a uranium beam at the Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI), demonstrating the existence of this nuclide. However its excitation modes remain unknown and rely on the extrapo- lation of the properties of its neighbours. The region around 78 Ni is interesting in terms of nuclear structure. Firstly very neutron-rich nuclei play an important role in the astrophysical rapid neutron- capture process (r process) [2]. The r process is responsible of the origin of about half of the heavy elements beyond iron in nature, yet its site and exact mecha- nism are still unknown. The 78 Ni isotope is the only doubly magic nucleus that represents an important waiting point in the path of the r process, where the reaction sequence halts to wait for the decay of the nucleus. Secondly, the ex- perimental information is important to guide the emerging shell-model effective interactions on the nuclei around 78 Ni. The knowledge of the single particle ener- gies of 78 Ni is crucial for shell model studies which utilize this nucleus as a core for shell-model calculations, dramatically truncating the model space, thus rendering feasible shell-model calculations in heavy nuclei. Since the 78 Ni nucleus cannot yet be studied directly, it is necessary to deduce the properties of the Z = 28 and N = 50 shell gaps from the experimental infor- mation on the less exotic nuclei close to it. In this section I will briefly present the experimental information available on the single particle states in these nuclei and how one can extrapolate from them the shell gaps in the 78 Ni nucleus. 1.1.1 Evolution of the Z = 28 and N = 50 shell gaps From the evolution of the proton effective single-particle energy in Cu isotopes it was shown that the 1f 5=2 orbital goes down and crosses the 2p 3=2 orbital at N = 44 - 46 [3] when approaching the more neutron-rich region. It was interpreted as an indication of the reduction of the Z = 28 shell gap due to the tensor part of the nucleon-nucleon interaction [4, 5]. The magic number 50 originates from the spin-orbit part of the nuclear inter- action which lowers the energy of 1g 9=2 orbit from theN = 4 major shell and locates it close to the orbits fromN = 3 major shell. Its partner, the 1g 7=2 orbit, is pushed to the upper edge of the gap, above/below the 2d 5=2 orbit (see fig. 1.2). The 78 28 Ni 50 isotope is a doubly-magic nucleus due to the spin-orbit interaction term as 20 6 C 14 , 42 14 Si 28 and 132 50 Sn 82 . The magic numbers 14 and 28 do not belong to a 3
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Beta decay studies close to the doubly-magic nucleus 78Ni

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Informazioni tesi

  Autore: Giacomo Germogli
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Santo Lunardi
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 88

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