Study of gamma decay in 168Er from neutron capture

Abstract

The γ-ray emission process in highly-excited nuclei is typically described within the statistical model of nucleus using the two main ingredients - the level density (LD) and the photon strength functions (PSFs). The knowledge of LD and PSFs is essential in the modeling of nuclear reactions with applications in astrophysics or advanced nuclear reac- tors. In this work, we studied the multi-step γ-ray cascade spectra following the radiative neutron capture 167 Er(n, γ)168 Er measured with the Detector for Advanced Neutron Cap- ture Experiments in Los Alamos National Laboratory. The experimental γ-ray spectra were compared with the simulated spectra exploiting the dicebox Monte Carlo code for simulation of radiative decay to test different models of LD and PSFs. Furthermore, the measured spectra allowed us to determine the population of the isomeric state in 168 Er with 109 ns half-life and compare it with the simulated isomeric population, which provides an important test of the applicability of the statistical model. The simulated isomeric population was found to be significantly lower than the experi- mental one if no structure effects are assumed above the excitation energy of the isomer. If we adopt the decay scheme up to excitation energy well above 2 MeV, we obtain the simulated isomeric ratio...

Proces emisie γ žiarenia vo vysoko excitovaných jadrách je typicky popisovaný pomo- cou štatistického modelu jadra, využívajúc dve hlavné veličiny - hustota hladín (LD) a fotónové silové funkcie (PSFs). Znalosť LD a PSFs je dôležitá pre simulovanie jadrových reakcií a pre aplikácie v astrofyzike a oblasti pokročilých jadrových reaktorov. V tejto práci sme študovali spektrá fotónov nasledujúcich po radiačnom neutrónovom záchyte 167 Er(n, γ)168 Er, ktorá bola meraná pomocou Detektoru pre pokročilé experimenty s neu- trónovým záchytom. Experimentálne γ spektrá boli porovnané so simulovanými spek- trami, ktoré boli modelované pomocou Monte Carlo kódu dicebox, určenému na simulo- vanie γ rozpadu, aby sme mohli otestovať rôzne modely LD a PSFs. Namerané spektrá nám taktiež dovolili určiť populáciu izomérneho stavu, ktorý má polčas rozpadu 109 ns a porovnať ju so simulovanou izomérnou populáciou, čo nám posky- tuje dôležitý test pre použiteľnosť štatistického modelu. Získaná simulovaná izomérna populácia je podstatne menšia než experimentálna, ak neuvažujeme žiadne štruktúrne efekty nad excitačnou energiou izoméru. Ak použijeme rozpadovú schému hladín do en- ergií viac než 2 MeV, dostaneme simulovanú populáciu porovnateľnú s experimentálnou. Tento výsledok naznačuje, že štruktúrne efekty môžu v 168 Er stále hrať...