Gamma and fast-timing spectroscopy of exotic tin isotopes around 132Sn

Resumen

La evolución de la estructura de capas en núcleos exóticos con exceso de neutrones es un tema de investigación de actualidad en física nuclear. El estudio de núcleos situados en las regiones cercanas a núcleos doblemente mágicos resulta de vital importancia para comprender la evolución de la estructura de capas a medida que nos alejamos del valle de estabilidad. Es además importante para validar cálculos teóricos, que luego puedan extenderse a regiones inexploradas de la tabla de núcleos. Esta tesis doctoral se centra en el estudio experimental de la estructura nuclear de los isótopos de estaño en torno al Sn-132. La región es clave desde el punto de vista de la estructura nuclear y posee también importancia en el ámbito de la astrofísica nuclear por su papel en el proceso de captura rápida de neutrones (proceso r). Los estados excitados del propio Sn-132 ofrecen valiosa información acerca de posibles excitaciones de nucleones de las capas N=82 y Z=50. Por otro lado, los núcleos con una partícula de valencia (o hueco) alrededor de Sn-132, como Sn-131 y Sn-133 son relevantes para investigar los estados de partícula independiente, así como las probabilidades reducidas de transición entre configuraciones simples. Los núcleos con unos pocos nucleones acoplados a uno doblemente mágico, como puede ser el Sn-134, proveen información directa sobre correlaciones nucleón-nucleón. Los núcleos se poblaron en desintegración beta en la instalación ISOLDE d el CERN. En las medidas experimentales se utilizaron detectores de HPGe y centelladores LaBr3(Ce) como detectores gamma, junto con un plástico centellador como detector beta. Este montaje permite el estudio de espectroscopia gamma de alta resolución, así como la medida de vidas medias de estados excitados nucleares por medio de la técnica de coincidencias ultrarrápidas. La estructura del Sn-132 se ha estudiado en detalle en esta tesis, poblado tanto en la desintegración beta de In-132 como en desintegración beta-n de In-133. Se ha ampliado muy sensiblemente el esquema de niveles conocido del Sn-132 y se se ha realizado una investigación completa de las vidas medias de los niveles excitados, confirmando y ampliando los resultados anteriores. Se ha interpretado la estructura del núcleo en función de configuraciones partícula hueco, tanto de protones como de neutrones. Por primera vez los niveles excitados en Sn-131 se han poblado independientemente en la desintegración beta de tres estados diferentes de In-131. Se ha ampliado notablemente el esquema de niveles conocido del Sn-131. Nuestra investigación sugiere una importante revisión de los valores logft de las transiciones Gamow-Teller y primeras prohibidas entre los estados de partícula independiente en la desintegración beta del In-131 al Sn-131. En este estudio se han observado estados que se desintegran gamma muy por encima de la energía de separación de neutrones, correlacionados con la presencia de estados en Sn-130 de momento angular similar. La tesis describe además la primera medida de vidas medias por debajo de nanosegundos de estados excitados en Sn-133. En especial se ha medido el tiempo de vida del estado p3/2 de neutrones, siendo este resultado coherente con medidas previas y comparable a las transiciones similares entre estados de partícula independiente en la región de Pb-208. Para el Sn-134 se han medido en el mismo conjunto de datos las vidas medias de todos los estados excitados pertenecientes a la configuración con dos neutrones en el orbital f7/2. Estos nuevos valores han sido comparados con valores teóricos obtenidos de cálculos de modelo de capas disponibles en la literatura. Nuestro análisis muestra una discrepancia entre el resultado para el estado 4+, medido por primera vez en esta tesis, y los valores predichos por cálculos teóricos.