Developing low-energy Coulomb-excitation techniques for isomer power research

Abstract

Naarmate de wereldwijde energievraag toeneemt, bieden nucleaire batterijen een veelbelovende oplossing vanwege hun hoge energiedichtheid en lange operationele levensduur. Twee vragen zijn resterend voor succesvolle isomeer-energie: het identificeren van een pad waarop deze energie kan worden vrijgemaakt, en mechanismen om dit veilig en op vraag te doen. Deze thesis focust op het tweede, via low-energy Coulomb-excitation.

Protonen van 12 MeV werden gericht op een Gd-155 target. Een magnetische spectrograaf focusseerde deeltjes bij 20°, 25° en 30° op basis van magnetische rigiditeit. De laaggelegen, eerste aangeslagen toestand in Gd-155 (60 keV) werd onderzocht. Van 300.000 entries per hoek kwamen er 100.000 uit de grondtoestand. Theoretische modellering gebeurde met GEANT4 en de semi-klassieke code GOSIA.

Gedetailleerde data-analyse toonde overlappende pieken tussen de grondtoestand en aangeslagen toestanden bij alle hoeken, waardoor de onderzochte 60-keV-toestand niet kon worden geanalyseerd. De probabiliteit van de eerste aangeslagen toestand werd voorspeld te laag te zijn voor een zichtbare piek te doen ontstaan. Een staart van verstrooiing van intense elastische reacties, contaminaties en een hoge toestandsdichtheid bemoeilijkten het spectrum. De validatie van de GEANT4-simulatie komt overeen met de elastische piek, maar toont discrepanties bij inelastische verstrooiing. Een verbeterde positieresolutie kan worden bereikt met dunnere targets en lagere bundelenergieën. Gammaspectroscopie blijft een alternatief.