Coesistenza di forma in sistemi quantistici su scala mesoscopica: misure di vita media nel nucleo 56Cr

The regions of the nuclear chart displaying a rapid change of the collectivity with respect to the proton or neutron number are of particular interest for testing nuclear models. Especially Cr isotopes with N≥28 are a good testing ground for rapid shape evolution from a spherical to a well-deformed region close to N=40. Along the Cr isotopic chain, a subshell closure is indicated in 56Cr (N=32) by high excitation energy of the 21+ state and smaller B(E2; 21+→ 01+) values compared to neighboring isotopes. This drop of collectivity in 56Cr along the isotopic chain is not reproduced by theoretical calculations. This discrepancy may be the result of shape coexistence and triaxial deformation appearing in this nucleus. The experiment subject of this thesis aims to investigate the shape coexistence and triaxiality in 56Cr via lifetime measurements of the 02+ and 22+ states, populated using the 2n transfer reaction 54Cr(18O,16O)56Cr in direct kinematic. The AGATA array is implemented for detecting γ rays, in coincidence with the silicon detectors array SPIDER, used to detect the backscattered O ions. Lifetime measurements were conducted by combining the RDDS (Recoil Distance Doppler Shift) and the DSAM (Doppler Shift Attenuation Method) techniques. The work presented in this thesis focuses on the measurement of the lifetime of the 02+ state of 54Cr and the construction of the level scheme of Cr including all of the transitions observed in the experiment. To this aim, the lifetime of the 2+ state of 56Cr is re-measured employing Geant4 simulations and is then compared with literature data. Lifetimes of nuclear-excited states are essential to the understanding of nuclear structure.

Le regioni della carta dei nuclidi che presentano una rapida evoluzione della collettività per quanto riguarda il numero di protoni o neutroni sono di particolare interesse per poter testare i modelli nucleari. In particolare gli isotopi di Cr con N≥28 sono un buon banco di prova per la rapida evoluzione della forma del nucleo da sferica ad una regione deformata prossima a N=40. Tra gli isotopi del Cr, nel nucleo di 56Cr (N=32) la chiusura di shell per i neutroni è indicata dalla alta energia di eccitazione dello stato 21+ e dal ridotto valore della probabilità di transizione ridotta B(E2; 21+→ 01+). Questa caduta della collettività nel 56Cr lungo la catena isotopica non è riprodotta da alcun calcolo teorico. Questa discrepanza potrebbe essere il dovuta alla presenza del fenomeno della coesistenza di forma e di deformazione triassiale nel nucleo in esame. L’esperimento oggetto di questa tesi si propone di investigare la coesistenza di forma e triassialità nel 56Cr mediante misurazioni delle vite medie degli stati 02+ e 22+ del nucleo di interesse, popolati usando la reazione di trasferimento di 2n 54Cr(18O,16O)56Cr in cinematica diretta. L’array AGATA viene utilizzato per la rivelazione di raggi γ, in coincidenza con l’array di rivelatori al silicio SPIDER, usato per la rivelazione degli ioni di 16O emessi all’indietro. Le misure di vita media sono state effettuate combinando i metodi RDDS (Recoil Distance Doppler Shift) ed il metodo DSAM (Doppler Shift Attenuation Method). L’oggetto di questa tesi è la misura della vita media dello stato 02+ e la costruzione dello schema dei livelli del 56Cr, includendo tutte le transizioni osservate nell’esperimento. A questo fine, si opera una nuova misura della già nota vita media dello stato 2+ del 54Cr avvalendosi di simulationi Geant4, confrontando poi il valore calcolato con quello presente in letteratura. Le misure di vita media e quelle corrispondenti di stati nucleari eccitati sono essenziali per la comprensione della struttura del nucleo.