Nadir toprak bölgesindeki tek-A'lı deforme çekirdeklerin elektrik dipol uyarılmalarının teorik olarak araştırılması

Bu tez çalışmasında, tek-A'lı deforme çekirdeklerin 2-20 MeV enerji bölgesinde var olduğu bilinen elektrik dipol uyarılmalarını (E1) teorik olarak incelemek için Öteleme ve Galileo Değişmez (TGI-) Kuaziparçacık Fonon Nükleer Model (QPNM) formüle edilmiştir. Tek-A'lı çekirdeğin QPNM hamiltoniyenin ortalama alan yaklaşımı nedeniyle bozulan öteleme ve Galileo simetrisi Pyatov-Salamov restorasyon metodu yardımıyla onarılmıştır. Modelin güvenilirliği test etmek adına nadir toprak bölgesinde yer alan 161,163Dy, 165Ho, 167Er, 169Tm ve 175Lu deforme çekirdeklerinin farklı enerji bölgelerindeki (2-4 MeV, 4-9 MeV ve 9-20 MeV) B(E1) indirgenmiş elektrik dipol geçiş ihtimalleri, elektrik dipol radyasyon genişlikleri, indirgenmiş elektrik dipol radyasyon genişlikleri ve bunların integral özellikleri hesaplanmış ve deneysel sonuçlarla mukayese edilmiştir. Ayrıca çalışmada sahte hallerin yalıtılmasının önemini göstermek için 2-20 MeV enerji aralığındaki sahte hallerin spektrumdaki dağılımına da yer verilmiştir. Formüle edilen TGI-QPNM ile 2-4 MeV enerji aralığındaki dipol spektrumları deneysel olarak belirlenen 161,163Dy, 165Ho, 167Er, 169Tm ve 175Lu deforme çekirdeklerinde, bu enerji aralığındaki E1 uyarılmalarına ait ince yapı ve toplam özellikleri hesaplanmış, NRF deneyi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Teorik sonuçlar sözü geçen çekirdeklerin düşük enerji bölgesinde manyetik dipol (M1) uyarılmalarının yanı sıra kayda değer büyüklükte E1 uyarılmalarının da olduğunu ortaya koymaktadır. Bu durum teorik dipol spektrumundaki seviye sayısını arttırarak sonuçların deneyle uyumlu hale gelmesini sağlamaktadır. Hesaplama sonuçlarına göre, 2-4 MeV enerji aralığındaki tek-fononlu Iπ= 1+ dipol seviyeleri, tek-fononlu Iπ= 1− dipol seviyelerine göre daha çok parçalanmıştır. Bu tez tek-A'lı deforme çekirdeklerde 4 MeV üzerindeki enerjilerde PDR ve GDR'nin varlığını ortaya koyması bakımından önemlidir. Çift-çift kütle numaralı çekirdeklerde nötron ayrılma enerjisi (Sn) yakınlarında (4-9 MeV) ortaya çıkan ve doğası henüz net bir şekilde belirlenemeyen PDR'nin, TGI-QPNM ile yapmış olduğumuz hesaplamalar sonucu tek-A'lı deforme çekirdeklerde de var olduğu görülmüştür. 4-9 MeV enerji aralığında K=0 dalına ait E1 geçişlerinin, K=1 dalına ait E1 geçişlerinden daha baskın olduğu bulunmuştur. Elde edilen sonuçlardan, PDR bölgesindeki E1 geçişlerinin gerçekleştiği seviyelerin yapısına katılan fononların çok sayıda kuaziparçacık çiftinden meydana geldiği, bu nedenle söz konusu uyarılmaların kolektif özellik sergilediği görülmüştür. PDR bölgesindeki fononların yapısında genellikle bir tür nükleonun (özellikle iki-kuazinötron) daha baskın olduğu tespit edilmiştir. PDR'nin yeni bir uyarılma modu mu yoksa sadece GDR'nin düşük enerjili kuyruğu mu olduğu hala devam eden tartışmalardan biridir. Son yıllarda bu modun doğasını anlamak için birçok çift-çift kütleli çekirdek için yapılan deneysel çalışmalar, Sn etrafındaki enerjilerde E1 kuvvet dağılımının iki farklı kısımdan oluştuğunu göstermektedir. Bu çalışmalara göre, yaklaşık 6 MeV uyarılma enerjisine kadar olan dipol geçişleri hem izoskaler hem de izovektör problar ile, 6 MeV uyarılma enerjisi sonrasında oluşan dipol geçişleri ise izovektör problarla gözlenebilir. Bu iki farklı modu incelemek için yapılan bir dizi teorik çalışmanın ortak sonucu izoskaler E1 geçişlerinin PDR'yi oluşturduğu, izovektör E1 geçişlerinin ise GDR'nin düşük enerjili kuyruğu olduğu doğrultusundadır. Bu tez çalışmasında kullanılan modelde hemen hemen tüm izoskaler dipol uyarılmaları sahte hallere karşılık geldiğinden hesaplamalarda dikkate alınmaz. Pek çok araştırmacı izoskaler uyarılmalar oluşturmak için ikinci dereceden dipol korelasyonlarını kullansa da bu tür bir korelasyonu uygulamak mevcut çalışmanın kapsamı dışındadır. Sonuç olarak teorik hesaplamalarda elde edilen PDR bölgesine ait E1 geçiş ihtimalleri izovektör karakterli olduğu için bunların GDR'nin düşük enerjili kuyruğu olma ihtimali yüksektir. İncelenen çekirdeklerin GDR bölgesine (9-20 MeV) ait pik enerjileri, radyasyon genişlikleri, foto-soğurma tesir kesitleri ve entegre momentleri hesaplanmıştır. Ele alınan çekirdeklerin iyi deforme olması nedeniyle, teorik foto-soğurma tesir kesiti sonuçları K=0 ve K=1 dallarına ayrışmakta ve iki tepeli bir rezonans şekli ortaya çıkarmaktadır. Elde edilen teorik sonuçlar deneysel verilerle oldukça uyumludur. 9-20 MeV enerji aralığında K=1 ait geçişlerin daha baskın olduğu bulunmuştur. GDR için elde edilen teorik sonuçlar, bu bölgedeki E1 geçişlerinin kolektif bir yapı sergilediğini, ancak PDR bölgesinden farklı olarak seviye yapısına katılan fononlara her iki tür nükleonun da (iki-kuazinötron ve iki-kuaziproton) katkıda bulunduğunu göstermektedir. PDR ve GDR bölgesindeki seviyelerin yapısına katılan fononların iki-kuaziparçacık konfigürasyonları arasındaki bu fark, GDR ve PDR bölgelerinin birbirinden ayrılabilmesine yardımcı olabilir.