1. Introdução

O objetivo principal da Escola de Verão em Física Nuclear Experimental tem sido o de propiciar, a alunos de pós-graduação, uma formação mais completa nos aspectos relacionados com a instrumentação e as técnicas experimentais e de análise de dados. Com a presente escola se realizando no Laboratório Pelletron, procuramos neste projeto atender aos objetivos acima, procurando ainda incluir no programa aspectos da instrumentação e das técnicas que não sejam corriqueiramente aplicadas neste Laboratório, de modo que esta Escola traga interesse também para os alunos que já desenvolvem seus trabalhos no Laboratório Pelletron. A platéia de interessados corresponde a alunos de pós-graduação em Física Nuclear Experimental ou outros campos da física, que utilizem técnicas de física nuclear. Além de estudantes de vários centros do país, temos oferecido algumas vagas para estudantes de outros países da América Latina. Com vista ao exposto apresentamos o presente projeto para a VII Escola de Verão J. A. Swieca em Física Nuclear Experimental.

2. O Projeto da Escola

A Escola será desenvolvida no período 2 a 14 de Fevereiro de 1998. O número de participantes será de 15 a 20 alunos, divididos em grupos de 4 a 5 pessoas. Os estudantes terão atividades em conjunto (seminários sobre a instrumentação e técnicas a serem utilizadas e sobre os processos físicos que serão investigados durante a escola) e atividades em laboratório (rodízio dos vários grupos). As atividades experimentais envolverão tanto a familiarização com o equipamento a ser utilizado nas experiências, quanto na preparação para a realização das medidas (fabricação de alvos, montagem da câmara e sistema de vácuo, montagem do circuito eletrônico de tratamento de pulsos e do de aquisição de dados, testes e calibração dos detetores, etc.). No início da segunda semana da escola, serão tomados os dados com o acelerador Pelletron. Os grupos deverão optar entre os dois experimentos propostos: um relacionado com reações nucleares e que envolve principalmente a detecção de partículas carregadas, e outro que envolve principalmente a detecção de raios gama, voltado para o estudo da estrutura nuclear. A tomada de dados com o acelerador deverá tomar cerca de 3 dias para os dois experimentos. Posteriormente, grande parte do tempo será dedicada à redução e análise de dados. Na parte final da escola, os grupos deverão produzir um relatório, nos moldes de um artigo científico, e apresentar os resultados num seminário. É interessante ressaltar que a realização da Escola envolve a participação de grande parte dos pesquisadores do Laboratório Pelletron, tanto nas atividades em laboratório como nos seminários, e também do corpo técnico.

3. Experimentos Propostos

3.1 - Medida da seção de choque total de reação

A medida da seção da choque total de reação sR para núcleos estáveis tem atraído há muito tempo o interesse dos pesquisadores, pois permite a obtenção do raio nuclear e da transparência desses núcleos, fornecendo também informações a respeito de sua estrutura.. Estas informações são geralmente complementadas por outras medidas, tais como o espalhamento elástico. Neste caso, pode-se determinar os parâmetros do potencial óptico, a partir dos quais o valor de sigma_R pode ser deduzido [1]. Com a possibilidade de se estudar núcleos exóticos em vários laboratórios em todo o mundo, as medidas de sigma_R passaram a ter um interesse redobrado, pois permitem conhecer a fundo a estrutura de núcleos ricos em prótons ou nêutrons. Em particular, já existe um projeto para se instalar no Laboratório Pelletron, um sistema para obtenção de feixes exóticos leves [2]. De acordo com o exposto, pretende-se realizar um experimento que permita a obtenção de sigma_R utilizando-se um feixe de íons estáveis e um arranjo experimental relativamente simples, tendo-se em mente que a técnica pode ser igualmente utilizada para o caso de feixes exóticos [3]. O arranjo proposto consiste de 4pi detetores de Si do tipo barreira de superfície, os quais servem também como alvo. As partículas incidentes nos detetores e que sofrem reação, podem ser distinguidas das que não reagem essencialmente pela sua energia. Com o objetivo de se levar em conta eventos com Q próximo de zero, os quais se encontram na mesma região do espectro que o pico correspondente ao espalhamento elástico, utiliza-se um conjunto de detetores de raios gama em geometria próxima a 4pi. Ao impor-se a coincidência entre partículas carregadas e raios gama, estes eventos podem ser contabilizados. Se todos os detetores são levados em conta, o resultado para sR corresponde a uma seção de choque média integrada em todo o intervalo de energia. Se desejamos obter a dependência de sigma_R com a energia, podemos considerar a contribuição de cada detetor separadamente, tomando-se o cuidado de considerar somente as partículas que não reagiram em detetores anteriores. A partir do valor médio de sR , pode-se também, fazendo-se uso de parametrização adequada, determinar o raio de absorção forte para os vários núcleos, estáveis ou não. No caso de feixes exóticos pouco intensos, coloca-se os detetores diretamente a zero graus. Em nosso caso, devido à elevada intensidade e dada a dificuldade de se controlar o feixe do acelerador Pelletron em correntes compatíveis com os detetores, utilizaremos um alvo fino de Au de forma que possamos utilizar o feixe espalhado de baixa intensidade e praticamente monoenergético. O conjunto de detetores será colocado em um ângulo tal que os efeitos de espalhamento pelos colimadores da câmara sejam minimizados.

3.2 - Estrutura Nuclear do ¹⁶⁶Yb

O ¹⁶⁶Yb é um núcleo da região das terras raras, com grande deformação quadrupolar, característica desta região. Sua estrutura em baixas energias de excitação é portanto formada por bandas rotacionais, com todos os núcleons emparelhados, acoplados a j=0. À medida que a frequência de rotação aumenta, o efeito da força de Coriolis nas partículas de valência, que têm alto momento angular intrínseco (nêutrons i_13/2), suplanta a força de emparelhamento, quebrando um par de nêutrons e alinhando seus momentos angulares com o eixo de rotação. Este fenômeno (efeito Coriolis-antipairing) se apresenta como uma distorção na sequência de níveis do rotor rígido, conhecida também como backbending [4]. O estudo experimental da estrutura nuclear em altos momentos angulares, que teve um enorme desenvolvimento nos últimos 15 anos, se iniciou exatamente em meados da década de 70, com a descoberta deste fenômeno. Hoje, grandes sistemas de deteção da radiação g, consistindo de um conjunto de dezenas de detetores de germânio posicionados de modo a cobrir todo o ângulo solido ao redor do alvo (detetores 4p) estão em funcionamento em vários laboratórios em todo o mundo [5,6] e esta área de pesquisa continua apresentando grande interesse, com a descoberta de novas estruturas, como estados superdeformados, bandas gêmeas, etc. Com o presente experimento, procuramos introduzir as técnicas de espectroscopia de raios gama em linha, aplicadas ao caso do estudo de estados de alto spin. A reação utilizada para a produção de ¹⁶⁶Yb, ¹⁵⁹TB+¹¹B, E=48 MeV é bastante conveniente, por produzir basicamente um único canal de evaporação (4n), levando exatamente a estados de alto momento angular no ¹⁶⁶Yb. Será utilizado nas medidas o espectrômetro de raios gama do Laboratório Pelletron, constituído de até 6 detetores de germânio hiperpuro com filtros anti-Compton além de um conjunto de 8 cintiladores de NaI(Tl) [7].

REFERÊNCIAS

4. Cronograma para o desenvolvimento da escola