Single-particle states in neutron-rich 69,71Cu by means of the (d,3He) transfer reaction
Description
In two (d,3He) transfer reactions with MUST2 at GANIL and the split-pole at Orsay, we have determined the position of the proton-hole states in the neutron-rich 71Cu (N=42) and 69Cu (N=40) isotopes. We have found that in 71Cu the hole strength of the f7/2 orbital lies at higher excitation energies than expected. From beta-decay and laser spectroscopy, the f5/2 first excited particle state in these isotopes was known to come down rapidly in energy when passing N=40 and even become the ground state in 75Cu. This sudden energy shift has been explained in a number of theoretical works. The prediction for the f7/2 spin-orbit partner was that it would change in energy too through a related effect. Experimentally, the f7/2 proton-hole state is not known for N≥40. In 71Cu two 7/2- states around 1 MeV are candidates to be a proton-hole. The experiment at GANIL took place in March 2011. A secondary beam of 72Zn at 38 AMeV was produced by fragmentation and purified through the LISE spectrometer. The transfer reaction in inverse kinematics was studied with the MUST2 detectors plus four 20 micrometer silicon detector to identified the 3He of low kinetic energy. The excitation spectrum of 71Cu was reconstruct thanks to the missing mass method and the angular distributions were extracted and compared with a reaction model using the DWUCK4 and DWUCK5 code. From this work no states have been populated around 1 MeV concluding that the centroid of the f7/2 lies at higher excitation energy. We then remeasured the single-particle strength in 69Cu in the corresponding (d,3He) reaction at Orsay in March 2013 in order to extend the existing data where 60% of the f7/2 strength is missing and make sure that there is a consistent analysis of spectroscopic factors between both isotopes in order to well understood and well quantify the evolution of the f7/2 orbital when we start filling the g9/2 orbital. In this second experiment we have performed the reaction in direct kinematics using a deuteron beam at 27 MeV provided by the tandem and a target of 70Zn. In this work we were able to extract three new angular distributions and we have measured a new part of the f7/2 strength. Finally in order to interpret the results we have obtained from those two experiments, state-of-the-art shell-model calculations have been carried out in collaboration with the Strasbourg group using the Antoine code. The valence space consists in a core of 48Ca with the valence orbitals for protons f7/2, p3/2, f5/2, p1/2 and the orbitals p3/2, f5/2, p1/2, g9/2, d5/2 for neutrons. The calculations have been done allowing 8p-8h and show that the strength is indeed at high energy and no f7/2 proton-hole state lies around 1 MeV in 71Cu. (author)
Abstract (French)
A l'aide de deux reactions de transfert (d,3He), la premiere avec MUST2 au GANIL et la deuxieme avec le split-pole a Orsay, nous avons determine la position des etats trous de protons dans les noyaux riches en neutrons: le 71Cu (N=42) et le 69Cu (N=40). A partir de la desintegration beta et de la spectroscopie laser, on sait que l'etat excite f5/2 chute brutalement en energie pour N≥40 et devient meme l'etat fondamental dans le 75Cu. Cette chute en energie a ete explique par des travaux theoriques notamment a cause de la force tenseur entre les protons et les neutrons. La prediction sur le partenaire spin-orbite f7/2 est qu'il devrait sentir egalement un effet a cause de cette force. Experimentalement, les etats trous de proton f7/2 ne sont pas connus pour N≥40. Dans le 71Cu, deux etats 7/2- sont connus autour de 1 MeV d'energie d'excitation et sont des possibles candidats pour correspondre a cet etat trou de proton. L'experience au GANIL a eu lieu en mars 2011. Un faisceau secondaire de 72Zn a 38 AMeV a ete produit par fragmentation et purifie a travers le spectrometre LISE. La reaction de transfert en cinematique inverse a ete etudie a l'aide des telescopes MUST2 plus quatre detecteurs de silicium de 20 micrometres dans le but d'identifier les 3He de basse energie. Le spectre en energie d'excitation du 71Cu a ete reconstruit grace a la methode de la masse manquante, les distributions angulaires ont ete extraite et compare avec un modele de reaction utilisant les codes DWUCK4 et DWUCK5. A partir de ce travail au GANIL, aucun etat n'a ete peuple autour de 1 MeV concluant que le centroid de la force reside a plus haute energie d'excitation. Nous avons egalement mesure une nouvelle fois les etats trous de proton dans le 69Cu avec la meme reaction de transfert mais cette fois en cinematique directe a Orsay dans le but d'etendre les donnees actuelles sur ce noyau ou 60% de la force f7/2 est manquante et dans le but egalement d'avoir une analyse consistante des facteurs spectroscopiques entre les deux noyaux. Cette analyse consistante nous permet de pouvoir comparer l'evolution du centroid de la force entre les deux isotopes quand l'orbite neutron g9/2 commence a se remplir. Dans cette seconde experience, nous avons utilise un faisceau de deuton a 27 MeV produit par le tandem et une cible de 70Zn. Nous avons pu extraire trois nouvelles distributions angulaires et mesurer une nouvelle partie de la force f7/2. Enfin, pour pouvoir interpreter nos resultat, des calculs modele en couche ont ete effectue par le groupe de Strasbourg avec le code Antoine. L'espace de valence utilise consiste en un coeur 48Ca avec les orbitales protons f7/2, p3/2, f5/2, p1/2 et les orbitales neutron p3/2, f5/2, p1/2, g9/2, d5/2. Les calculs inclus jusqu'a 8p-8h et montrent que la force se situe en effet a haute energie d'excitation et qu'aucun etat de trou de proton n'est calcule autour de 1 MeV
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Additional titles
- Original title (English)
- Etats de particule individuelle dans les noyaux riches en neutrons de 69Cu et 71Cu au moyen de la reaction de transfert (d,3He)
Identifiers
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 179 p.
- Report number
- FRCEA-TH--6902
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 47013569
- Subject category
- S73: NUCLEAR PHYSICS AND RADIATION PHYSICS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- BETA DECAY; CALCIUM 48; COPPER ISOTOPES; HELIUM 3 REACTIONS; HOLES; LASER SPECTROSCOPY; NEUTRON-RICH ISOTOPES; PROTONS; SHELL MODELS; TRANSFER REACTIONS; ZINC 72
- Descriptors DEC
- ALKALINE EARTH ISOTOPES; BARYONS; BETA DECAY RADIOISOTOPES; BETA-MINUS DECAY RADIOISOTOPES; CALCIUM ISOTOPES; CHARGED-PARTICLE REACTIONS; DAYS LIVING RADIOISOTOPES; DECAY; DIRECT REACTIONS; ELEMENTARY PARTICLES; EVEN-EVEN NUCLEI; FERMIONS; HADRONS; INTERMEDIATE MASS NUCLEI; ISOTOPES; MATHEMATICAL MODELS; NUCLEAR DECAY; NUCLEAR MODELS; NUCLEAR REACTIONS; NUCLEI; NUCLEONS; RADIOISOTOPES; SPECTROSCOPY; STABLE ISOTOPES; ZINC ISOTOPES
Optional Information
- Notes
- 84 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/; Also available from Service Commun de la Bibliotheque, 15 Rue Georges Clemenceau, 91400 Orsay (France)