Исследование запаздывающего деления и сосуществования форм в экспериментах на ISOLDE (изотопы Tl и Po) A.E. Barzakh, D.V. Fedorov, V.S. Ivanov, P.L. Molkanov, M.D. Seliverstov, Yu.M. Volkov

IS 466: Identification and systematical studies of the electron-capture delayed fission (ECDF) in the lead region Part I: ECDF of 178,180 Tl IS 456: Study of polonium isotopes ground state properties by simultaneous atomic- and nuclear-spectroscopy ISOLDE Proposal: Shape coexistence in the lightest Tl isotopes studied by laser spectroscopy PhysicsWorld.com IOP site ScienceNews Scientific American NatureNews

Laser Ion Source (LIS) target ionizer Laser beams Mass separator protons 1. Delayed fission in light Tl isotopes

ionization efficiency ~ 15%

B f (Hg ) Q EC (Tl) E. Ye. Berlovich and Yu. N. Novikov, Phys. Lett. B29, 155 (1969) Two areas in the nuclear chart were identified where DF is experimentally accessible: the U region and a region near the very neutron-deficient Pb isotopes. N/Z = 1,25 for 180 Hg, in contrast to a typical ratio of N/Z = 1,55–1,59 in the U region. Q EC ( 178 Tl) B f ( 178 Hg) = 1.9 MeV (calculation) Q EC ( 182 Tl) B f ( 182 Hg) = -0.5 MeV (calculation) Q EC ( 180 Tl) B f ( 180 Hg) = 0.6 MeV (calculation)(? Dubna 1992)

In total, approximately ~1200 singles ECDF decays of 180 Tl were detected, ~350 of which being observed as double-fold fission-fission coincident events.

180 Tl A new ECDF branching ratio of P ECDF =3,6(7)·10 -5 was deduced for the parent nucleus 180 Tl, which is much higher and much more precise than the previously estimated value of P ECDF ~10 -(7±1) (Dubna, 1992).

For symmetrical split in two semi-magic nuclei was expected before the experiment. In low-energy fission (including β- or EC-delayed fission) for nuclei from Fm to U asymmetric fission dominate over symmetric fission due to influence of doubly magic 132 Sn. Below Th (Th, At) only symmetric fission has been found.

mass asymmetry at the bottom of the valley is 108/72 (rather close to the observed 100/80 value) P. Möllers calculations (2D projection of the total 5D picture) :

2. Shape coexistence in light Po isotopes

Pb Po

Photoionization scheme for Po Detection: Faraday Cup α-detection (Windmill) β-detection (tape-station) γ-detection (tape-station)

Changes in rms charge radius : λ A,A = δ + C 2 δ + … 0.93 δ Isotope shift δ A,A : δ A,A = F * λ A,A + (NMS+SMS) A,A T 1/2 =33 ms

King plot: Δσ A,A = Δν A,A AA/(A-A) Δσ λ1 vs Δσ λ2 Calculations for Po: F 255 =29140 MHz/fm 2 F 843 = MHz/fm 2 F 843 /F 255 = 0.44 Slope gives F factors ratio: F 843 /F 255 = 0.45(3) from King plot Mass shifts sum

δ, fm 2 even-even isotopes

Angular-momentum projected configuration-mixing method starting with Skyrme interaction SLy4 in the mean-field channel and a density-dependent zero-range pairing force (discretized Hill-Wheeler equation without any additional parameters)

The increasing softness of the deformation energy surfaces, when going down from 210 Po to 194 Po, leads to collective ground-state wave functions of increasing spread over oblate, prolate and spherical shapes. For 192,190 Po, the ground-state wave function becomes centered around an oblate minimum in the deformation energy surface.

AI 1911,50,26 191m4,50, ,50,19 193m6,50,2 1951,50,16 195m6,50, ,50,11 197m6,50,11 spherical nuclei deformed nuclei strong coupling (at large deformation): K=I odd isotopes

DM deformations fairly correspond to Q s for 3/2 - Po isomers and completely disagree with Q s for 13/2 + Po isomers

effect of deformation?

Calculations: rotor-plus-quasiparticle model with (DM) (negative) deformations fair agreement!

Calculations: rotor-plus-quasiparticle model with (DM) (negative) deformations fair agreement for Qs but great overestimation for s

Qualitative estimation: mixing of spherical (shell model) and deformed (rotor-plus-quasiparticle model) configurations.

? ? Does great isomer shift for I=1/2, 9/2 pair (i.e. different forms) preserve or vanish for A>193 ? ? ? 3. Shape coexistence in light Tl isotopes (proposal)

regions of interest IRIS ISOLDE … ?

Выводы 1.Продолжено исследование области сосуществования форм вблизи Z=82. Результаты, полученные для цепочки ядер Po, свидетельствуют, в частности, о значительном смешивании сферических и деформированных конфигураций в основных состояниях удаленных изотопов Po, что требует для описания этих состояний выхода за рамки метода Хартри-Фока. Удалось согласовать данные по электромагнитным моментам и изотопическим сдвигам нечетных изотопов Po с использованием модели ротор-плюс-квазичастица и качественным учетом смешивания сферических и деформированных конфигураций. 2.Подтверждено существование у 180 Tl ветки запаздывающего деления (ECDF), определена вероятность такого распада (P ECDF =3,6(7)·10 -5 ) – впервые для ядер со столь малым N/Z. Обнаружено новое, неожиданное явление – асимметричное деление 180 Hg, не связанное, как в трансурановой области, с влиянием магичности осколков. Для описания данного феномена требуется развитие микроскопической динамической модели деления.

3.В развитие изучения сосуществования форм вблизи Z=82, а также для уточнения характеристик ядра 180 Tl, необходимых для детального понимания его асимметричного запаздывающего деления, предложено провести лазерно-спектроскопические исследования цепочки изотопов Tl, причем измерения для А=184–207 целесообразно проводить на ИРИС, а для А=178–183 – на ISOLDE. Предварительные эксперименты (как на ИРИС, так и на ISOLDE) свидетельствуют об осуществимости данного проекта). 4.Начато лазерно-спектроскопическое исследование At: поиск схемы ионизации элемента без стабильных изотопов. Нейтроно-дефицитные изотопы At – первоочередные кандидаты как для поиска и изучения запаздывающего деления, так и для продолжения исследований сосуществования форм.