Część nadmiarowej energii wzbudzonych jąder atomowych, powyżej energii wiązania neutronu gromadzona jest w postaci gigantycznych rezonansów. Te stany wzbudzone opisywane są makroskopowo jako wibracje nukleonów w jądrze. Poprzez pomiar ich rozpadu gigantyczne rezonanse dostarczają informacji na temat własności jader atomowych, w których zostały wzbudzone. Najlepiej poznane są gigantyczne rezonanse dipolowe (giant dipole resonance – GDR), badane w procesie ich rozpadu poprzez emisję kwantów g, w wielu eksperymentach prowadzonych w ostatnich dekadach. W przeciwieństwie do GDR własności gigantycznych rezonansów kwadrupolowych (giant quadrupole resonance – GQR) nie są zbadane. Rozpad g GQR mierzono do tej pory tylko w reakcji nieelastycznego rozpraszania jonów ¹⁷O na ²⁰⁸Pb, w eksperymencie przeprowadzonym w latach 80-tych.  Wyniki tego eksperymentu są jedynym opublikowanym rezultatem badań rozpadu g GQR.

Dzięki uruchomieniu stanowiska eksperymentalnego dla badań fizyki jądrowej w Centrum Cyklotronowym Bronowice (CCB) Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, nowo utworzonym ośrodku służącym do terapii hadronowej, rozpoczęto badania rozpadu g GQR z wykorzystaniem wiązki wysokoenergetycznych protonów. Praca opublikowana w Phys. Rev. C przedstawia wyniki pomiaru rozpadu g GQR dla jądra ²⁰⁸Pb przeprowadzonego jako jeden z pierwszych eksperymentów z fizyki jądrowej w CCB. Do wzbudzenia gigantycznych rezonansów zastosowano w nim reakcję nieelastycznego rozpraszania protonów o energii 85 MeV na tarczy ²⁰⁸Pb. Podczas eksperymentu mierzono jednocześnie energię rozproszonych protonów, niosącą informację o energii wzbudzenia jąder ²⁰⁸Pb, oraz energię kwantów g emitowanych w wyniku rozpadu stanów wzbudzonych. Analizowano przypadki odpowiadające rozpadowi do stanu podstawowego, dla których energia wzbudzenia była równa energii emitowanych kwantów g. Po uwzględnieniu obserwowanego rozpadu g GDR, uzyskano widmo kwantów g  emitowanych w procesie rozpadu GQR. W wyniku przeprowadzonej analizy wyznaczono prawdopodobieństwo rozpadu GQR poprzez emisję kwantów gamma, które wyniosło 3×10^-4. Otrzymana wartość potwierdza wcześniejszy wynik uzyskany w reakcji nieelastycznego rozpraszania jonów ¹⁷O.

Wasilewska, M. Kmiecik, M. Ciemała, A. Maj, F.C.L. Crespi, A. Bracco, M.N. Harakeh, P. Bednarczyk, S. Bottoni, S. Brambilla, F. Camera, I. Ciepał, N. Cieplicka-Oryńczak, M. Csatlos, B. Fornal, V. Gaudilla, J. Grębosz, J. Isaak, Ł.W. Iskra, M. Jeżabek, A.J. Krasznahorkay, S. Kihel, M. Krzysiek, P. Lasko, S. Leoni, M. Lewitowicz, J. Łukasik, M. Matejska-Minda, K. Mazurek, P.J. Napiorkowski, W. Parol, P. Pawłowski, L.Q. Qi, M. Saxena, Ch. Schmitt, Y. Sobolev, B. Sowicki, M. Stanoiu, A. Tamii, O. Wieland, M. Ziębliński

γ decay to the ground state from the excitations above the neutron threshold in the ²⁰⁸Pb(p,p′γ) reaction at 85 MeV

Phys. Rev. C 105, 014310 (2022)

DOI:10.1103/PhysRevC.105.014310