Application of shell model to the study of negative parity intruder states in sd nuclei through the new PSDPF Interaction
Application du modèle en couches à l'étude des états intrus de parité négative des noyaux sd moyennant la nouvelle interaction PSDPF
Résumé
The nuclear structure of the sd shell nuclei has been well studied experimentally near the stability line and more recently the interest has been focused on the neutron rich nuclei. The normal positive parity states are well described using the USD interaction in the 0ħω sd shell space (0ħω space) with an 16O core. This interaction has recently been updated and the obtained new Hamiltonians are called USDA and USDB. The experimental spectra show the existence, in addition of the normal states, of a set of negative parity states named "intruder states", resulting from the excitation of one nucleon from the p to the sd shell for nuclei near 16O or from the sd to the fp shell for nuclei close to 40Ca. In the middle of the sd shell there is a competition between the two types of excitations for the intruders. Before our work, no unified description of the negative parity states throughout the complete sd shell existed. To study the intruder states we must enlarge the model space from the sd space (16O core) to the full p-sd-pf space (4He core) which is named 1ħω space. This requires the construction of a new interaction compatible with this extended shell model space. Such a procedure is now possible due to the today increased computational power. We have thus developed for the first time a 1ħω interaction called PSDPF, which has five distinctive parts: p, sd and pf shells and cross p-sd and sd-pf shells. The fixed three interactions for the p, sd and pf shells are respectively: CK, USDB and SDPF-NR, the latter one contains also the sd-pf two body matrix elements, the p-sd interaction is taken to be the PSDT interaction. We have modified the cross p-sd and sd-pf shells contributions to reproduce the energy evolution of the intruder states of different spins throughout the complete sd shell. This new interaction was used to calculate intruder states in the sd nuclei with N = Z and Z + 1. The energy spectra of + and - states in all sd nuclei were also calculated. The comparison experience-theory shows a very good agreement and gives thus credit to our new proposed interaction to describe the intruder states of the sd shell. States of parity - were attributed to some unknown Jπ levels. The reduced electromagnetic transitions probabilities E2 and E3 of the first states of parity + and -, with Jπ = 2+ and 3- in even-even nuclei, were also calculated and the effective charges for the E3 transitions were studied for the first time.
La structure nucléaire des noyaux de la couche sd a été bien étudiée expérimentalement à proximité de la ligne de stabilité et, plus récemment, l'intérêt a porté sur les noyaux riches en neutrons. Les états normaux de parité positive sont bien décrits à l'aide de l'interaction USD dans l'espace sd (espace 0ħω) avec un cœur de 16O. Cette interaction a été récemment réajustée et les nouveaux Hamiltonians obtenus sont appelés USDA et USDB. Les spectres expérimentaux montrent l'existence, en plus des états normaux, d'un ensemble d'états de parité négative nommé "états intrus", résultant de l'excitation d'un nucléon de la couche p vers sd, pour les noyaux près de 16O ou de la couche sd vers pf pour les noyaux proches de 40Ca. Au milieu de la couche sd il y a compétition entre les deux types d'excitations pour les intrus. Avant notre travail, il n'existait pas de description unifiée des états de parité négative à travers toute la couche sd. Pour étudier les états intrus, nous avons élargi l'espace modèle de l'espace sd (cœur 16O) à l'espace complet p-sd-pf (cœur 4He) appelé espace 1ħω. Cela nécessite la construction d'une nouvelle interaction compatible avec cette extension de l'espace modèle. Cette procédure est maintenant possible en raison de l'augmentation de la puissance de calcul. Nous avons ainsi mis au point pour la première fois une interaction 1ħω appelée PSDPF, qui comporte cinq parties distinctes: p, sd et pf en plus des termes croisés p-sd et sd-pf. Les trois interactions fixes pour p, sd et pf sont respectivement: CK, USDB et SDPF-NR, cette dernière contient également les éléments de matrice à deux corps sd-pf, l'interaction p-sd est considérée comme étant l'interaction PSDT. Nous avons modifié les contributions p-sd et sd-pf pour reproduire l'évolution en énergie des états intrus de différents spins à travers toute la couche sd. Cette nouvelle interaction a été utilisée pour calculer les états intrus dans les noyaux sd avec N = Z et Z + 1. Les spectres en énergie des états + et - dans tous les noyaux sd ont aussi été calculés. La comparaison expérience-théorie montre un très bon accord et donne ainsi du crédit à notre nouvelle interaction proposée pour décrire les états intrus de la couche sd. Des états de parité - ont été attribués certains niveaux de Jπ inconnus. Les probabilités de transitions électromagnétiques réduites E2 et E3 des premiers états de parité + et -, avec Jπ = 2+ et 3- dans les noyaux pair-pairs, ont été également calculées et les charges effectives pour les transitions E3 ont été étudiées pour la première fois.
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