Coulomb excitation in in-beam Moessbauer spectroscopy

Abstract

The Moessbauer state of Fe-57 was excited via E2 transitions to the 5/2(sup -) and 3/2(sup -) states at 136 and 360 keV. About 90 percent of their population decayed into the Moessbauer state at 14.4 keV. The Fe-57 Coulomb excitation processes in in-beam Moessbauer study are mainly E2 processes. The Moessbauer state 14.4 keV is hardly excited directly due to its small B(E2) value (9.7e(exp 2)fm(exp 4)). The collision parameters were evaluated under the experimental conditions of the AVF (Azymuthally Varying Field) Cyclotron at RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research). The excitation cross section function can be calculated by the semiclassical approximation. The gamma emission from the Coulomb excited nucleus is not isotropic. Pure Coulomb excitation is only realized under the condition that the kinetic energy of the heavy ion projectile is lower than the Coulomb barrier. The experimental condition at RIKEN is E(sub B) = 61.8 MeV. On the other hand, the kinetic energy E of the projectile should be high enough, otherwise the collision becomes adiabatic and the excitation cross section becomes small. The best bombarding energy of the projectile under the experimental condition at RIKEN should be in the region of 21.0 MeV less than E less than 61.8 MeV.

Fe-57のメスバウアー状態を136および360keVの5/2(sup -)および3/2(sup -)状態へのE2遷移により励起した。その個体数の90%は14.4keVのメスバウアー状態に崩壊した。インビームメスバウアー研究におけるFe-57クーロン励起プロセスは主としてE2プロセスである。メスバウアー状態14.4keVはその小さいB(E2)値(9.7e(exp 2)fm(exp 4))により直接励起することは難しい。衝突パラメータをRIKEN(理化学研究所)のAVF(周回変動磁場型)サイクロトロンの実験条件の下で評価した。励起断面積関数は半古典的近似によって計算することができる。クーロン励起核からのガンマ線放射は等方的ではない。純粋なクーロン励起は重イオン入射粒子の運動エネルギーがクーロン障壁より低いという条件下でのみ実現する。RIKENにおける実験条件はE(sub B)=61.8MeVである。一方、入射粒子の運動エネルギーEは十分高くなければならず、さもなければ衝突は断熱的になり、励起断面積は小さくなる。RIKENにおける実験条件のもとでの入射粒子の最良の衝突エネルギーは21.0MeV<E<61.8MeVの範囲にある。