Study of the 19Ne structure with a radioactive 15O beam

Abstract

고전적 신성에서 방출되는 0.511 MeV의 감마선은 주로 18F 베타 붕괴로부터 나오는 양전자의 전자-양전자 소멸을 통하여 생성된다. 18F의 양적 분포는 신성 계산 모델에 중요한 정보를 제공하는 18F(p,)15O 반응률에 의해 결정된다. 핵반응에 의해 생성되는 19Ne의 공명 준위 특성이 18F(p,)15O 반응률에 큰 영향을 미치지만 일부 19Ne의 공명 준위를 찾지 못하였으며, 19Ne의 거울 핵인 19F에서도 정보를 얻지 못하고 있다. 따라서, 19Ne의 공명 준위 특성 연구를 진행하기 위하여 15O 방사성 동위원소 빔을 활용한 탄성 산란 실험을 진행하였다. 또한, 19Ne 핵의 높은 에너지 준위에서 알파 클러스터 구조와 관련된 핵 구조 연구도 함께 진행하였다. 동시에 19Ne의 거울 핵인 19F 공명 준위 연구를 위하여 15N+탄성 산란 실험을 진행하였다. 15N+ 실험은 15O+ 실험의 에너지를 보정하기 위한 목적으로 사용되었다. 15N+실험 및 15O+ 실험은 두꺼운 가스 표적에 입사하는 역 운동학 방법을 사용하였으며 일본 동경대학교 CNS의 CRIB(CNS RI beam separator) 시설에서 수행되었다. 본 연구를 통하여 기존에 잘 알려진 19Ne및 19F의 공명 준위 뿐만 아니라 새롭게 측정된 것으로 생각되는 공명 준위를 발견하였다. 특히, 19Ne의 Ex=7.326 과 7.420 MeV 공명 준위 파라미터가 새롭게 결정되었으며, 19F의 Ex=7.64 MeV 공명 준위 또한 새롭게 보고 되었다. 이러한 결과를 통하여 19Ne및 19F의 거울 준위들을 제시하고 18F(p,)15O 반응률을 계산을 통해 Ex = 7.326 과 7.420 MeV 공명 준위가 T9 = 0.4 – 3 사이에서 유의미한 영향을 미치는 것을 발견하였다.;The intense 0.511 MeV !-rays from classical novae are primarily produced by electron-position annihilation, in which the positron originates from the beta-decay of 18F. The abundance of 18F is determined largely by the 18F(p,a)15O reaction rate, which provides important information to recent theoretical nova models. The resonance properties of the nucleus 19Ne affect the 18F(p,a)15O reaction rate significantly. However, several states have not been identified yet in 19Ne as well as its mirror nucleus 19F. We performed the 15O+a experiment using a radioactive 15O beam to study the 19Ne resonance properties. In addition, the a-cluster structure of 19Ne was also studied by investigating the high excitation energy region of 19Ne. The 15N+a experiment was also performed to investigate the resonance states of 19F. This experiment was used to calibrate the detector systems for the main 15O+a experiment. Both the 15O+a and 15N+a experiments were conducted based on the thick target method in inverse kinematics using the CRIB (CNS RI beam separator) of the Center for Nuclear Study, the University of Tokyo. We identified several known resonances as well as possible new states in 19Ne and 19F by comparing our results with the previously reported data. In particular, the resonance parameters of the Ex = 7.326 and 7.420 MeV states in 19Ne were determined, and the Ex = 7.69 MeV state in 19F can be a newly identified state. Based on the resonance parameters obtained from our study, we suggest possible mirror states for 19F and 19Ne. In addition, the 18F(p,a)15O reaction rate was calculated based on our data, and we found the Ex = 7.326 and 7.420 MeV states affect the reaction rate for the classical nova in the stellar temperature between T9 = 0.4 – 3.