Investigation of Nuclear Structures of Ne Isotopes by Nuclear Shell Model


Akkoyun S., Bayram T.

Academic Platform Journal of Engineering and Science, vol.9, no.9, pp.296-301, 2021 (Refereed Journals of Other Institutions)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 9 Issue: 9
  • Publication Date: 2021
  • Doi Number: 10.21541/apjes.718960
  • Title of Journal : Academic Platform Journal of Engineering and Science
  • Page Numbers: pp.296-301

Abstract

One of the common methods used to investigate the nuclear structures of atomic nuclei is the nuclear shell model. Similar to the placement of atomic electrons into orbits, in the nuclear shell model, protons and neutrons are thought to fill the orbits within the nucleus, following the principle of Pauli's exclusion. These orbits are grouped to form shells, which are said to be closed if all possible places in a shell are full. Atomic nuclei with closed shells are very stable and valence nucleons that are more than these nuclei are included in the nuclear shell model calculations. In this study, the nuclear shell model was used to investigate the nuclear structure of even-even Ne nuclei by considering the 16O core as a closed-shell nucleus. Single-particle orbits d5/2, s1/2 and d3/2 are taken into account and different parameter sets are used for two-body interactions between valance nucleons. The results were compared with each other and with current literature values. It was seen that the closest results to the experimental values were obtained with parameter sets of usdb and sdnn. In the 18Ne isotope with magic neutron number, it was seen that the first excited level energy was found to be large as expected. Then, this excitation energy decreases for the 20Ne and 22Ne nuclei and rises again when the orbits become full.

Atom çekirdeklerinin nükleer yapılarını araştırma amacıyla kullanılan yaygın yöntemlerden birisi de nükleer kabuk modelidir. Atom elektronlarının yörüngelere yerleşmesine benzer şekilde, nükleer kabuk modelinde de proton ve nötronların, Pauli dışarlama ilkesine uyarak çekirdek içerisinde yörüngelere yerleştiği düşünülmektedir. Bu yörüngeler, kendi aralarında gruplanarak kabukları meydana getirmektedir ki, bir kabuktaki tüm mümkün seviyelerin dolu olması durumunda, kabuğun kapalı olduğu söylenir. Kapalı kabuğa sahip atom çekirdekleri oldukça kararlıdırlar ve nükleer kabuk modeli hesaplamalarında bu çekirdeklerden fazla olan değerlik nükleonları hesaplamalara katılır. Bu çalışmada, 16O çekirdeği kapalı kabuk çekirdeği olarak ele alınarak, çift-çift Ne çekirdeklerinin nükleer yapılarını araştırmak için nükleer kabuk modeli kullanılmıştır. Tek parçacık yörüngeleri olarak d5/2, s1/2 ve d3/2 ele alınarak, değerlik nükleonları arasındaki iki cisim etkileşmeleri için farklı parametre setleri kullanılmıştır. Sonuçlar birbirleriyle ve mevcut literatür değerleriyle karşılaştırılmıştır. Deneysel değerlere en yakın sonuçların, usdb ve sdnn parametre setleri ile elde edildiği görülmüştür. Sihirli nötron sayılı 18Ne izotopunda, ilk uyarılmış seviye enerjisinin beklendiği gibi fazla olduğu görülmüştür. Ardından 20Ne ve 22Ne çekirdekleri için bu uyarılma enerjisi düşmekte ve sonra yörüngelerin tam dolu hale gelmesi ile tekrar yükselmektedir.