Testing $ab initio$ nuclear structure in neutron-rich nuclei: lifetime measurements of second 2$^+$ states in $^{16}$C and $^{20}$O - Département Recherches Subatomiques Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Phys.Rev.C Année : 2020

Testing $ab initio$ nuclear structure in neutron-rich nuclei: lifetime measurements of second 2$^+$ states in $^{16}$C and $^{20}$O

M. Ciemala
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S. Ziliani
F.C.L. Crespi
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S. Leoni
B. Fornal
A. Maj
P. Bednarczyk
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G. Benzoni
A. Bracco
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C. Boiano
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S. Bottoni
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M. Bast
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M. Beckers
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T. Braunroth
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F. Camera
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N. Cieplicka-Orynczak
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S. Erturk
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C. Fransen
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A. Goldkuhle
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S.M. Lenzi
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K. Mazurek
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M. Matejska-Minda
B. Million
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C. Muller-Gatermann
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V. Nanal
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P. Napiorkowski
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D.R. Napoli
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M. Stanoiu
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I. Stefan
E. Vardaci
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B. Wasilewska
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M. Zieblinski
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D. Barrientos
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A.J. Boston
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B. Cederwall
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J. Collado
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D.M. Cullen
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C. Domingo-Pardo
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J. Eberth
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J. Menendez
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A. Schwenk
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J. Simonis
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Résumé

To test the predictive power of ab initio nuclear structure theory, the lifetime of the second 2+ state in neutron-rich O20,τ(22+)=150−30+80fs, and an estimate for the lifetime of the second 2+ state in C16 have been obtained for the first time. The results were achieved via a novel Monte Carlo technique that allowed us to measure nuclear state lifetimes in the tens-to-hundreds of femtoseconds range by analyzing the Doppler-shifted γ-transition line shapes of products of low-energy transfer and deep-inelastic processes in the reaction O18(7.0MeV/u)+Ta181. The requested sensitivity could only be reached owing to the excellent performances of the Advanced γ-Tracking Array AGATA, coupled to the PARIS scintillator array and to the VAMOS++ magnetic spectrometer. The experimental lifetimes agree with predictions of ab initio calculations using two- and three-nucleon interactions, obtained with the valence-space in-medium similarity renormalization group for O20 and with the no-core shell model for C16. The present measurement shows the power of electromagnetic observables, determined with high-precision γ spectroscopy, to assess the quality of first-principles nuclear structure calculations, complementing common benchmarks based on nuclear energies. The proposed experimental approach will be essential for short lifetime measurements in unexplored regions of the nuclear chart, including r-process nuclei, when intense beams, produced by Isotope Separation On-Line (ISOL) techniques, become available.

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Citer

M. Ciemala, S. Ziliani, F.C.L. Crespi, S. Leoni, B. Fornal, et al.. Testing $ab initio$ nuclear structure in neutron-rich nuclei: lifetime measurements of second 2$^+$ states in $^{16}$C and $^{20}$O. Phys.Rev.C, 2020, 101 (2), pp.021303. ⟨10.1103/PhysRevC.101.021303⟩. ⟨hal-02483950⟩
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