Measurements of the isoscalar monopole response in the neutron-rich - PowerPoint PPT Presentation

Measurements of the isoscalar monopole response in the neutron-rich nucleus 68 Ni Introduction Motivations Setup : the active target MAYA Results Conclusion and outlook ¡ Marine VANDEBROUCK Present address marine.vandebrouck@ganil.fr COMEX5 – 09/2015

Introduc)on ¡ What are giant resonances ? 2 ¡

Measurements of the isoscalar monopole response in the neutron-rich nucleus 68 Ni Introduction Motivations Setup : the active target MAYA Results Conclusion and outlook ¡ COMEX5 – 09/2015

Mo)va)ons ¡ Nuclear ¡ma6er ¡incompressibility ¡and ¡ISGMR ¡ ¡ Asymetry δ =(N-Z)/A • ¡ Centroid of the ISGMR E ISGMR ¡ r ¡ } 2 K A E ISGMR = m < r 2 > Determination of the compression modulus Microscopic of the nucleus K A calculation • Compression modulus of the nucleus K A Liquid drop development Determination of the nuclear matter incompressibility K ∞ D.T.Khoa ¡ et ¡al . ¡Nucl. ¡Phys ¡A. ¡ 602 ¡(1996) ¡ Status K ∞ has been constrained for symmetric and asymmetric matter . To gain a better knowledge w of K ∞ , we need studies along isotopic chains, including exotic nuclei. ¡ 4 ¡

Mo)va)ons ¡ Nuclear ¡ma6er ¡incompressibility ¡and ¡ISGMR ¡ ¡ In ¡supernovae ¡bounce ¡ In ¡neutron ¡stars ¡ Density ¡profile ¡at ¡bounce ¡ K ∞ ¡ K ∞ ¡ K ∞ =180 ¡MeV ¡ K ∞ ¡ K ∞ =220 ¡MeV ¡ 1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡100 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1000 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡r ¡(km) ¡ A. ¡FanJna ¡PhD ¡(2010) ¡IPNO-­‑IAA ¡ M. ¡Hempel ¡ITP ¡Franckfurt ¡ 5 ¡

Mo)va)ons ¡ Nuclear ¡ma6er ¡incompressibility ¡and ¡ISGMR ¡ ¡ Does ¡ISGMR ¡really ¡related ¡to ¡K ∞ ¡? ¡ Ÿ ¡ ¡ ¡ ¡K ∞ ¡= ¡220 ¡MeV ¡± ¡30 ¡MeV ¡ No ¡single ¡funcJonal ¡to ¡reproduce ¡ ¡K ∞ ¡ calcuated ¡from ¡E* GMR (Pb) ¡and ¡K ∞ ¡ calcuated ¡from ¡E* GMR (Sn) ¡ Ÿ K ∞ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡asymetry ¡δ ¡= ¡(N-­‑Z)/A ¡ Ÿ E* GMR provides K( ρ ) and not K ∞ ¡ Ÿ ¡ Need measurement of E* GMR along isotopic ¡ Ÿ Surface ¡: ¡2/3 ¡of ¡nucleons ¡in ¡ 208 Pb ¡ Ÿ SaturaJon ¡density ¡area ¡may ¡not ¡be ¡the ¡most ¡ probed ¡ ¡ E. ¡Khan, ¡ et ¡al. , ¡Phys. ¡Rev. ¡Le.. ¡ 109 , ¡092501 ¡(2012) ¡ 6 ¡

Mo)va)ons ¡ Predic)on ¡of ¡a ¡soI ¡monopole ¡mode ¡ ¡ Prediction of the monopole strenght in Ni isotopic Prediction of a low energy mode 68 Ni L=0 SLy4 68 Ni ¡L=0 ¡SLy4 ¡ RQRPA 0,6 0,5 0,4 S(E) S(E) 0,3 0,2 0,1 0 E [MeV] 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 E (MeV) RPA ¡d’ ¡ 68 Ni ¡L=0 ¡SGII ¡ 68 Ni L=0 SGII 0,6 0,5 0,4 S(E) 0,3 0,2 0,1 0 E [MeV] 30 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 E (MeV) E. ¡Khan, ¡N. ¡Paar ¡and ¡D. ¡Vretenar, ¡Phys. ¡Rev. ¡C ¡ 84 , ¡051301 ¡(2011) ¡ 7 ¡

Mo)va)ons ¡ Predic)on ¡of ¡a ¡soI ¡monopole ¡mode ¡ ¡ Prediction of the monopole strenght in Ni isotopic Prediction of a low energy mode RPA with exact treatment of continuum ¡d’ ¡ I. ¡Hamamoto ¡and ¡H. ¡Sagawa, ¡Phys. ¡Rev. ¡ C ¡90, ¡ 031302(R) ¡ (2014) ¡ 8 ¡

Mo)va)ons ¡ Status ¡of ¡the ¡GR ¡measurement ¡in ¡unstable ¡nuclei ¡ Ÿ Understand these excitation modes from stable to exotic nuclei : the IVGDR/PDR has been measured in 68 Ni, neutron rich Oxygen and Tin isotopes at GSI, in 26 Ne at Riken… Ÿ 1st measurement of the ISGMR and ISGQR in unstable nuclei 56 Ni : 56 Ni(d,d’) 56 Ni* C. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Monrozeau ¡ et ¡al., ¡ Phys. ¡Rev. ¡ Le.. ¡100, ¡ 042501 ¡ (2008) ¡ ¡ Study of the ISGMR and ISGQR in a neutron rich Ni : 68 Ni ¡ ¡ ¡ ¡ Continue the study of the Ni isotopic chain ¡ ¡ N = 126 ¡ N = ¡ N = 82 Z ¡ Nb de protons Z ¡ Z = 82 ¡ ¡ N = 50 ¡ ¡ N = 28 30 Zn 55 54 30 Zn 56 30 Zn 57 30 Zn 58 30 Zn 59 30 Zn 60 30 Zn 61 30 Zn 62 30 Zn 63 30 Zn 64 30 Zn 65 30 Zn 66 30 Zn 67 30 Zn 68 30 Zn 69 30 Zn 70 30 Zn 71 30 Zn 72 30 Zn 73 30 Zn 74 30 Zn 75 30 Zn 76 30 Zn 77 30 Zn 78 30 Zn 79 30 Zn 80 30 Zn 81 30 Zn 82 30 Zn 83 30 Zn Z = 50 ¡ N = 20 stable 29 Cu 53 52 29 Cu 54 29 Cu 55 29 Cu 57 29 Cu 58 29 Cu 59 29 Cu 64 29 Cu 67 29 Cu 69 29 Cu 70 29 Cu 71 29 Cu 72 29 Cu 73 29 Cu 74 29 Cu 75 29 Cu 76 29 Cu 77 29 Cu 78 29 Cu 79 29 Cu 80 29 Cu 56 29 Cu 60 29 Cu 61 29 Cu 62 29 Cu 63 29 Cu 65 29 Cu 66 29 Cu 68 29 Cu ¡ β + /EC N = 8 β − ¡ 56 Ni ¡ 58 Ni ¡ 60 Ni ¡ 62 Ni ¡ 64 Ni ¡ 68 Ni ¡ 48 49 50 51 52 53 54 55 57 58 59 64 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 56 60 61 62 63 65 66 Z=28 ¡ 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni 28 Ni Z = 28 α N = 2 fission ¡ Z = 20 49 27 Co 50 27 Co 51 27 Co 52 27 Co 53 27 Co 54 27 Co 55 27 Co 56 27 Co 57 27 Co 58 27 Co 59 27 Co 60 27 Co 61 27 Co 62 27 Co 63 27 Co 64 27 Co 65 27 Co 66 27 Co 67 27 Co 68 27 Co 69 27 Co 70 27 Co 71 27 Co 72 27 Co 73 27 Co 74 27 Co 75 27 Co Z = 8 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe 26 Fe Z = 2 Nb de neutrons N Study of the ISGMR and ISGQR using inelastic scattering 68 Ni(α,α’) 68 Ni* ¡ and ¡ ¡68 Ni(d,d’) 68 Ni* ¡ ¡ Experiment at GANIL 9 ¡

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Setup: ¡the ¡ac)ve ¡target ¡MAYA ¡ why? ¡ Study of the ISGMR and in ISGQR using inelastic scattering 68 Ni(α,α’) 68 Ni* ¡ ¡ and ¡ 68 Ni(d,d’) 68 Ni* ¡ ¡ 68 Ni(α,α’) 68 Ni* ¡ ¡ 68 Ni(d,d’) 68 Ni* ¡ ¡ Challenge : Measurement at small angles and low energies We have to consider : Use of an Active Target : - Inverse kinematics with a low recoiling energy - low detection threshold - Low production rate - thick target 11 ¡

Setup: ¡the ¡ac)ve ¡target ¡MAYA ¡ Principle ¡ The ¡ac)ve ¡target ¡MAYA ¡ Gas ¡: ¡D2 ¡ Gas ¡: ¡Helium ¡95% ¡+ ¡CF4 ¡5% ¡ Pressure ¡: ¡1 ¡bar ¡ Pressure ¡: ¡0.5 ¡bar ¡ ¡ 68 Ni ¡+ ¡d ¡→ ¡d’ ¡+ ¡ 68 Ni* ¡ ¡ 68 Ni ¡+ ¡α ¡→ ¡α’ ¡+ ¡ 68 Ni* ¡ Time ¡Projec)on ¡ Chamber ¡(TPC) ¡: ¡ ¡ cathode 3kV ¡ 10kV ¡ Ions ¡ ¡ 1. The scattered deuteron or ¡ α ionizes the gas + + -­‑ ¡ -­‑ ¡ ¡ Electrons ¡ -­‑ ¡ + ¡ 2. The electrons drift towards the Frisch grid ¡ ¡ Frisch 0V ¡ 68 Ni ¡ ¡ 3. Amplification on the wires grid ¡ ¡ 1200V 2300V ¡ 4. Signal on each pad 32 amplification wires ¡ proportionnal to the amount of electrons collected on the ¡ wire above 1024 pads ¡ ¡ Which information are stored ? - Time on each wire C. ¡E. ¡Demonchy ¡ et ¡al., ¡ Nucl. ¡Instrum. ¡ Meth. ¡573, ¡ 145 ¡ (2007) ¡ - Charge induced on each pad 12 ¡

Setup: ¡the ¡ac)ve ¡target ¡MAYA ¡ MAYA@LISE ¡ Entrance ¡window ¡ 25 ¡cm ¡ ElectrostaJc ¡mask ¡ Beam ¡ 20 ¡cm ¡ 28 ¡cm ¡ J. ¡Pancin ¡ et ¡al., ¡ JINST ¡ 7, ¡ P01006 ¡ (2012) ¡ Wires ¡of ¡the ¡field ¡degrador ¡ Wire ¡plane ¡ Pad ¡plane ¡ 13 ¡

Setup: ¡the ¡ac)ve ¡target ¡MAYA ¡ MAYA@LISE ¡ The experiment was performed on LISE beam line MAYA 14 ¡

Setup: ¡the ¡ac)ve ¡target ¡MAYA ¡Produc)on ¡of ¡the ¡ 68 Ni ¡@GANIL ¡ Production of 68 Ni beam from fragmentation of 70 Zn 70 Zn ¡at ¡62.3 ¡A.MeV ¡ Accelera)on ¡of ¡the ¡ primary ¡beam ¡ 70 Zn ¡ DP1 ¡ Degrador ¡ Wien ¡filter ¡ DP2 ¡ Target ¡ (not ¡used) ¡ produc)on ¡ 9 Be ¡140 ¡μm ¡ 9 Be ¡140 ¡μm ¡ LISE ¡Spectrometer ¡ 68 Ni ¡50MeV/A ¡ Intensity ¡: ¡10 4 ¡pps ¡ Purity ¡: ¡75% ¡ 68 Ni ¡at ¡50 ¡A.MeV ¡ Ion ¡source ¡ Experimental ¡ C0 ¡ setup ¡ 15 ¡

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