Advanced

High-Resolution Measurement of the 4He(g,n) Reaction in the Giant Resonance Region

Nilsson, Björn LU (2003)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Kärnan kan ses som en samling nukleoner vilka hålls samman av den starka kraften. Nukleonerna är protoner (p) med laddning +1 och neutroner (n) med laddning 0. Kraften kan beskrivas som ett utbyte av mesoner såsom pioner (pi) vilka förekommer i tre laddningstillstånd pi+, pi- och pi0 (laddning +1, -1 och 0). Inuti kärnan rör sig nukleonerna och utbytesmesonerna vilket ger upphov till strömmar. Fotoner, vilka är ljuspartiklar, med mycket kort våglängd och därmed hög energi, växelverkar med strömmar och laddningar i kärnan. Beroende på fotonens våglängd sker växelverkan med antingen hela kärnan (fotonenergi Eg ~ 25 MeV), kluster i kärnan (Eg ~ 50-100 MeV) eller enstaka nukleoner (Eg ~ 150 MeV).... (More)
Popular Abstract in Swedish

Kärnan kan ses som en samling nukleoner vilka hålls samman av den starka kraften. Nukleonerna är protoner (p) med laddning +1 och neutroner (n) med laddning 0. Kraften kan beskrivas som ett utbyte av mesoner såsom pioner (pi) vilka förekommer i tre laddningstillstånd pi+, pi- och pi0 (laddning +1, -1 och 0). Inuti kärnan rör sig nukleonerna och utbytesmesonerna vilket ger upphov till strömmar. Fotoner, vilka är ljuspartiklar, med mycket kort våglängd och därmed hög energi, växelverkar med strömmar och laddningar i kärnan. Beroende på fotonens våglängd sker växelverkan med antingen hela kärnan (fotonenergi Eg ~ 25 MeV), kluster i kärnan (Eg ~ 50-100 MeV) eller enstaka nukleoner (Eg ~ 150 MeV). Sannolikheten för att fotoner skall växelverka med kärnan varierar med energin och för lätta kärnor har tvärsnittet ett maximum kring 25 MeV. Då fotonen absorberas tillförs kärnan energi vilken kan frigöras genom att emittera nukleoner eller kluster. Den lägsta energitillförseln för att emittera t ex en neutron, tröskeln för reaktionen, varierar från kärna till kärna.



I denna avhandling har kärnan 4He använts som strålmål och reaktionen 4He(g,n) studerats i energiområdet 20 MeV (tröskeln) till 45 MeV. Äldre mätningar av detta tvärsnitt har resulterat i värden kring 26 MeV som varierar mellan ca 1 och 2 mb. I föreliggande studie, som är den första att använda monoenergetiska fotoner (fotoner med känd energi) i detta energiområde, bestäms tvärsnittet vid 27 MeV till 1,9 mb. Detta värde stämmer väl med motsvarande tvärsnitt för att emittera en proton istället för en neutron. Detta förhållande förväntas om kraften mellan nukleonerna är laddningsoberoende.



Resultatet av föreliggande experiment, som har utförts vid MAX-laboratoriet i Lund, stämmer väl med moderna teoretiska beräkningar för lätta kärnor. Förutom totala tvärsnittet har tvärsnittet som funktion av emissionsvinkel (differentiellt tvärsnitt) bestämts vilket ger ytterligare upplysningar om reaktionen. (Less)
Abstract
A comprehensive near-threshold 4He(g,n) absolute cross section measurement has been performed at the high-resolution tagged-photon facility MAX-lab located in Lund, Sweden. The 20 < Eg < 45 MeV tagged photons (covering the Giant Dipole Resonance energy region) were directed towards a liquid 4He target, and knocked-out neutrons were detected in a pair of 60 cm x 60 cm vetoed NE213A liquid scintillator arrays. The intense and varying charge-neutral experimental backgrounds were carefully quantified and removed from the data using a precision fitting procedure. Eight average laboratory angles (30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, and 135 deg) were investigated for eight photon energy bins (25, 27, 29, 31, 35, 36, 39, and 41 MeV), resulting in... (More)
A comprehensive near-threshold 4He(g,n) absolute cross section measurement has been performed at the high-resolution tagged-photon facility MAX-lab located in Lund, Sweden. The 20 < Eg < 45 MeV tagged photons (covering the Giant Dipole Resonance energy region) were directed towards a liquid 4He target, and knocked-out neutrons were detected in a pair of 60 cm x 60 cm vetoed NE213A liquid scintillator arrays. The intense and varying charge-neutral experimental backgrounds were carefully quantified and removed from the data using a precision fitting procedure. Eight average laboratory angles (30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, and 135 deg) were investigated for eight photon energy bins (25, 27, 29, 31, 35, 36, 39, and 41 MeV), resulting in 64 differential cross sections. These angular distributions were integrated to produce total cross sections as a function of photon energy. The resulting cross sections peak at 1.9 mb at a photon energy of 27 MeV, and fall off to a near-constant value of 1.1 mb by 36 MeV. Further, they are in excellent agreement with those measured by Sims et al. using tagged photons in the Quasi-Deuteron energy region.



Overall, the results favor modern theoretical models which are based upon a charge-symmetric nucleon-nucleon force, in marked contrast to the recommendations made by Calarco et al. in 1983 based on the sparse 4He(g,n) data available at the time. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Prof Feldman, Gerald, The George Washington University, DC, USA
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
tagged photons, photonuclear reactions, liquid helium, neutron detectors, liquid scintillators, giant resonances, angular distributions, differential cross sections, total cross sections, Nuclear physics, Kärnfysik, Fysicumarkivet A:2003:Nilsson
pages
238 pages
publisher
Department of Physics, Lund University
defense location
Föreläsningssal B, Fysiska institutionen
defense date
2003-04-11 13:15
external identifiers
  • Other:ISRN: LUNFD6/(NFFR-1020)/1-238/(2003)
ISBN
91-628-5615-4
language
English
LU publication?
yes
id
f9873930-d37b-4e4b-b6d0-1acba29ee46e (old id 21433)
date added to LUP
2007-05-28 09:03:26
date last changed
2016-09-19 08:45:14
@misc{f9873930-d37b-4e4b-b6d0-1acba29ee46e,
  abstract     = {A comprehensive near-threshold 4He(g,n) absolute cross section measurement has been performed at the high-resolution tagged-photon facility MAX-lab located in Lund, Sweden. The 20 &lt; Eg &lt; 45 MeV tagged photons (covering the Giant Dipole Resonance energy region) were directed towards a liquid 4He target, and knocked-out neutrons were detected in a pair of 60 cm x 60 cm vetoed NE213A liquid scintillator arrays. The intense and varying charge-neutral experimental backgrounds were carefully quantified and removed from the data using a precision fitting procedure. Eight average laboratory angles (30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, and 135 deg) were investigated for eight photon energy bins (25, 27, 29, 31, 35, 36, 39, and 41 MeV), resulting in 64 differential cross sections. These angular distributions were integrated to produce total cross sections as a function of photon energy. The resulting cross sections peak at 1.9 mb at a photon energy of 27 MeV, and fall off to a near-constant value of 1.1 mb by 36 MeV. Further, they are in excellent agreement with those measured by Sims et al. using tagged photons in the Quasi-Deuteron energy region.<br/><br>
<br/><br>
Overall, the results favor modern theoretical models which are based upon a charge-symmetric nucleon-nucleon force, in marked contrast to the recommendations made by Calarco et al. in 1983 based on the sparse 4He(g,n) data available at the time.},
  author       = {Nilsson, Björn},
  isbn         = {91-628-5615-4},
  keyword      = {tagged photons,photonuclear reactions,liquid helium,neutron detectors,liquid scintillators,giant resonances,angular distributions,differential cross sections,total cross sections,Nuclear physics,Kärnfysik,Fysicumarkivet A:2003:Nilsson},
  language     = {eng},
  pages        = {238},
  publisher    = {ARRAY(0x9ba8478)},
  title        = {High-Resolution Measurement of the 4He(g,n) Reaction in the Giant Resonance Region},
  year         = {2003},
}