modi di decadimento « classici »beta meno, beta piùemissione alfa, fissione

alla proton drip-line:l’interazione nucleare forte non èin grado di legare gli ultimi nucleoni tenuti all’interno dalla barriera

Coulombiana

radioattività 1-proton 1981: scoperta al GSI (Hoffmann et al.)~30 emettitori noti, Z = da 53 a 83

radioattività 2-proton dovuto alla pairingprevisto negli anni 60 (Goldansky)

da uno stato eccitato-2p decay:

22Al, 26P, 31Ar,…

altri casi:14O, 17Ne, 18Ne(T. Zergueras et al.)

dallo stato fondamentalenei nuclei leggeri

6Be, 12O, 16Ne, 19Mgvite medie dell’ordine dei tempi di reazione(~10-20 s)

nella regione di massa A~50 vite medie: ~ms45Fe, 48Ni, 54Zn, ?…

emissione sequenziale

3 bodies break-up

2He radioactivity

modello semplificato:tunneling di una particella 2He attraverso la barriera Coulombiana

confronto tra i modelli di massa

T1/2 = f(Q2P)

se Q2P è troppo elevato il nucleo non è legato o T1/2 è

troppo breve

se Q2P è troppo piccolo tunneling troppo lento:

+ domina il decadimento

regione di massa A~50: barriera Coulombiana sufficientemente

elevata (Z = 20 ~ 30) vita media: 1 s ~ 10 ms

candidati: (modelli di massa di Cole, Brown, Ormand)45Fe, 48Ni, 54Zn42Cr, 49Ni

accessibili con esperimenti di frammentazione del proiettile

54Zn

49Ni48Ni

45Fe

42Cr

1996 GSI (Darmstadt - Germany)prima osservazione di 42Cr, 45Fe, 49Ni

nessuna informazione sul tipo di decadimento

1998 GANIL (Caen - France)ricerca di 48Ni (infruttuosa)

prima osservazione di 55,56Zn

1999 GANILscoperta di 48Ni

decadimento di 42Cr e 49Ni45Fe: statistica molto bassa

48Ni: nessun dato sul decadimento

2000 GANIL – 2001 GSIdecadimento per emissione di 2-protoni di 45Fe

Stime per le sezioni d’urto (accessibilità)low confidence… ordine di grandezza (da exp. 1999 a GANIL)

42Cr 20~200 pb45Fe ~0.8 pb49Ni ~1.3 pb48Ni ~0.04 pb

frammentazione del proiettilebersaglio di Nichel naturaleSISSI device(grande accettanza)

frammentazione del proiettilebersaglio di Nichel naturaleSISSI device(grande accettanza)

spettrometro LISE3selezione Bdegrader acromatico (Be)filtro di Wien

spettrometro LISE3selezione Bdegrader acromatico (Be)filtro di Wien

set-up di rivelazioneidentificazione degli ionimisura del decadimento

set-up di rivelazioneidentificazione degli ionimisura del decadimento

Fascio primariociclotroni CSS1 e CSS2 58Ni @ 75 MeV / Aintensità sul target ~3 Ae

Fascio primariociclotroni CSS1 e CSS2 58Ni @ 75 MeV / Aintensità sul target ~3 Ae

105 p/s

1013 p/s

10-100 p/s

efficienza di trasmissione: 1~10 %

telescopio di silicioidentificazione ione per ione degli eventi di impiantazione

impiantazione: double side silicon strip detector (X-Y) 16 x 3 mm

misure ridondanti riduzione del fondo

tempo di volo

- micro-channelPLATES

- HF del ciclotrone

- veto particelle leggere

- energia residua- perdita di

energia

Blank et al. (2000)

Osservazione del 48Ni4 nuclei impiantati

esperimento a GANIL 200022 eventi di impiantazione di 45Fe

condizioni per l’identificazione:da 8 a 10 parametri

fondo quasi nullo

PP

impiantazione decadimentocorrelazione degli eventi nel pixel

riduzione del fondo nelle distribuzioni energia/tempo dei decadimenti

energia del protonerivelatore a strip Є ~ 100 %

coincidenze con le particelle silici vicini Є ~ 30 %

Array di rivelatori al germaniospettroscopia dettagliata-, -p-

Confronto con le previsioni teoriche wishell model

(struttura nucleare, interazioni)

meno esotico più alta production rate coincidenze protoni-gamma alcune transizioni identificate stime di massa (IMME)

EP ~ 1.9 MeV T1/2 ~ 10-12 s

vita media misurata: 13.4 ms

molto probabilmente decay

EP ~ 3.7 MeV T1/2 ~ 10-19 s

vita media misurata: 12 ms

molto probabilmente decay

assegnazione della transizione:

energia del picco: 1.14 ± 0.05 MeVnel range atteso perché

l’emissione di 2p sia osservabile

larghezza del picco: 60 keV30 % più stretta che p no pile-up

vita media: 4.7 mscompatibile con Q2P

filiazione:in accordo con l’energia e il tempo del decadimento p decay del 43C

Descrizione coerente dell’emissione di 2p dallo stato

fondamentale del 45Fe

confronto tra 45Fe e 46Fe (p):

stesse condizioni energetiche:Q simili e stessa energia EP

efficienza di coincidenza: 30~35 %

22 nuclei di 45Fe impiantati/ 12 conteggi nel picco 2pvita media breve, tempo morto dell’acquisizione 0.3~0.5 msda 3 a 4 eventi di decadimento probabimente persi

2p branching ratio: 70~80 %competizione tra i canali p e 2p in accordo con i risultati del GSIstatistica molto bassa...

esperimento:

semplice modello di tunneling:

con il fattore spettroscopico:S ~ 0.20 shell model (B. Brown)

ms7.4T 4.34.12/1

ms024.0T 074.0017.02/1

ms12.0T 38.009.02/1

esperimento: 1.14 ± 0.05 MeV

modelli di massa: 1.15 ± 0.09 MeV (Brown, 1991) 1.22 ± 0.05 MeV (Cole, 1996) 1.28 ± 0.18 MeV (Ormand, 1996)

Q2

Pv

ita

me

dia

R-matrix: (Barker, Brown)con interazione p+p in onda S = 0.20

decadimento a 3 corpip-p correlazione (Jacobi T)

buon accordo per correlazioni p-wave

dal nucleo mirror: ultimi dueprotoni nello stato f

(Grigorenko et al.)emissione sequenziale

stato intermedio 44Mn Q1P = -24 a +10 keVT1/2 alcune ore ~ alcuni giorni

ms41~4T 2/1

di-proton

3-body

indép.

esperimento

42Cr, 49Ni molto probabilmente decadimento

45Fe emissione di 2-proton dallo stato fondamentale

descrizione coerenteincluso il decadimento del nucleo figlio (43Cr)

possibile competizione tra 2p / p

dati dal GSI in buon accordo con i risultati di GANIL

esperimento

42Cr, 49Ni molto probabilmente decadimento

45Fe emissione di 2-proton dallo stato fondamentale

descrizione coerenteincluso il decadimento del nucleo figlio (43Cr)

possibile competizione tra 2p / p

dati dal GSI in buon accordo con i risultati di GANIL

Confronto con i modelli

risultati dipendenti dal modello nuovi calcoli in progress

l’emissione sequenziale sembra esclusa

problemi ancora aperti:3-body break-up o radioattività 2He?

Confronto con i modelli

risultati dipendenti dal modello nuovi calcoli in progress

l’emissione sequenziale sembra esclusa

problemi ancora aperti:3-body break-up o radioattività 2He?

esperimenti (GANIL)

45Fe conferma dell’emissione di 2p(riproducibilità) precisi Q2P e T1/2

decadimento del figlio, branch

48Ni osservazione 1999 buone condizioni

per l’emissione di 2p tipo di decadimento?

54Zn osservazione 55,56Zn 1998 tra 10 e 15 nuclei di

54Zn / giorno

esperimenti (GANIL)

45Fe conferma dell’emissione di 2p(riproducibilità) precisi Q2P e T1/2

decadimento del figlio, branch

48Ni osservazione 1999 buone condizioni

per l’emissione di 2p tipo di decadimento?

54Zn osservazione 55,56Zn 1998 tra 10 e 15 nuclei di

54Zn / giorno

?

scopomisure di correlazioni angolari dei protoni emessidiscriminazione tra emissione 2He / altri casi

sviluppo TPC

impiantazione in una cella a gas

tracking 3D dei protoni rivelatore X-Y Z time projection

tecnologia MGWC(high energy physics)

M. Dracos et al.

elettronica integrata(ASICs)

scopomisure di correlazioni angolari dei protoni emessidiscriminazione tra emissione 2He / altri casi

sviluppo TPC

impiantazione in una cella a gas

tracking 3D dei protoni rivelatore X-Y Z time projection

tecnologia MGWC(high energy physics)

M. Dracos et al.

elettronica integrata(ASICs)

identificazione

drift degli elettroni

nucleo emettitore

protoni

rivelatore X-Y

cam

po

ele

ttri

co

Decadimento per emissione di 2 protoni

Le figure utilizzate in questa presentazione sono state prese dal talkpresentato da J. Giovinazzo alla Conferenza “International Symposiumon Proton-Emitting Nuclei - Procon 2003” tenutasi presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (PD) dal 12 al 15 febbraio 2003.Come riferimenti bibliografici si possono prendere i seguenti due articoli e le referenze in essi contenute

• J. Giovinazzo et al., Phys. Rev. Lett. 89(2002)102501-1/4• M. Pfützner et al., Eur. Phys. J. A14(2002)279-285