Effective proton-neutron interaction near the drip line from unbound states in $^{25,26}$F
M. Vandebrouck
(1)
,
A. Lepailleur
(1)
,
O. Sorlin
(1)
,
T. Aumann
,
C. Caesar
,
M. Holl
,
V. Panin
,
F. Wamers
,
S.R. Stroberg
,
J.D. Holt
,
Francois de Oliveira Santos
(1)
,
H. Alvarez-Pol
,
L. Atar
,
V. Avdeichikov
,
S. Beceiro-Novo
,
D. Bemmerer
,
J. Benlliure
,
C. A. Bertulani
,
S.K. Bogner
,
J.M. Boillos
,
K. Boretzky
,
M.J.G. Borge
,
M. Caamano
,
E. Casarejos
,
W. Catford
,
J. Cederkäll
,
M. Chartier
,
L. Chulkov
,
D. Cortina-Gil
,
E. Cravo
,
R. Crespo
,
U. Datta Pramanik
,
P. Diaz Fernandez
,
I. Dillmann
,
Z. Elekes
,
J. Enders
,
O. Ershova
,
A. Estrade
,
F. Farinon
,
L.M. Fraile
,
M. Freer
,
D. Galaviz
,
H. Geissel
,
R. Gernhauser
,
J. Gibelin
(2)
,
P. Golubev
,
K. Göbel
,
J. Hagdahl
,
T. Heftrich
,
M. Heil
,
M. Heine
(3)
,
A. Heinz
,
A. Henriques
,
H. Hergert
,
A. Hufnagel
,
A. Ignatov
,
H.T. Johansson
,
B. Jonson
,
J. Kahlbow
,
N. Kalantar-Nayestanaki
,
R. Kanungo
,
A. Kelic-Heil
,
A. Knyazev
,
T. Kröll
,
N. Kurz
,
M. Labiche
,
C. Langer
,
T. Le Bleis
,
R. Lemmon
,
S. Lindberg
,
J. Machado
,
J. Marganiec
,
F.M. Marqués
(2)
,
A. Movsesyan
,
E. Nacher
,
M. Najafi
,
E. Nikolskii
,
T. Nilsson
,
C. Nociforo
,
S. Paschalis
,
A. Perea
,
M. Petri
,
S. Pietri
,
R. Plag
,
R. Reifarth
,
G. Ribeiro
,
C. Rigollet
,
M. Röder
,
D. Rossi
,
D. Savran
,
H. Scheit
,
A. Schwenk
,
H. Simon
,
I. Syndikus
,
J. Taylor
,
O. Tengblad
,
R. Thies
,
Y. Togano
,
P. Velho
,
V. Volkov
,
A. Wagner
,
H. Weick
,
C. Wheldon
,
G. Wilson
,
J.S. Winfield
,
P. Woods
,
D. Yakorev
,
M. Zhukov
,
A. Zilges
,
K. Zuber
T. Aumann
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C. Caesar
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M. Holl
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V. Panin
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H. Alvarez-Pol
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L. Atar
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P. Golubev
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K. Göbel
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C. Nociforo
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D. Yakorev
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M. Zhukov
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A. Zilges
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K. Zuber
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Résumé
Background: Odd-odd nuclei, around doubly closed shells, have been extensively used to study proton-neutron interactions. However, the evolution of these interactions as a function of the binding energy, ultimately when nuclei become unbound, is poorly known. The $^{26}$F nucleus, composed of a deeply bound $\pi0d_{5/2}$ proton and an unbound $\nu0d_{3/2}$ neutron on top of an $^{24}$O core, is particularly adapted for this purpose. The coupling of this proton and neutron results in a $J^{\pi} = 1^{+}_1 - 4^{+}_1$ multiplet, whose energies must be determined to study the influence of the proximity of the continuum on the corresponding proton-neutron interaction. The $J^{\pi} = 1^{+}_1, 2^{+}_1,4^{+}_1$ bound states have been determined, and only a clear identification of the $J^{\pi} =3^{+}_1$ is missing.
Purpose: We wish to complete the study of the $J^{\pi} = 1^{+}_1 - 4^{+}_1$ multiplet in $^{26}$F, by studying the energy and width of the $J^{\pi} =3^{+}_1$ unbound state. The method was firstly validated by the study of unbound states in $^{25}$F, for which resonances were already observed in a previous experiment.
Method: Radioactive beams of $^{26}$Ne and $^{27}$Ne, produced at about $440A$\,MeV by the FRagment Separator at the GSI facility, were used to populate unbound states in $^{25}$F and $^{26}$F via one-proton knockout reactions on a CH$_2$ target, located at the object focal point of the R$^3$B/LAND setup. The detection of emitted $\gamma$-rays and neutrons, added to the reconstruction of the momentum vector of the $A-1$ nuclei, allowed the determination of the energy of three unbound states in $^{25}$F and two in $^{26}$F.
Results: Based on its width and decay properties, the first unbound state in $^{25}$F is proposed to be a $J^{\pi} = 1/2^-$ arising from a $p_{1/2}$ proton-hole state. In $^{26}$F, the first resonance at 323(33)~keV is proposed to be the $J^{\pi} =3^{+}_1$ member of the $J^{\pi} = 1^{+}_1 - 4^{+}_1$ multiplet. Energies of observed states in $^{25,26}$F have been compared to calculations using the independent-particle shell model, a phenomenological shell-model, and the ab initio valence-space in-medium similarity renormalization group method.
Conclusions: The deduced effective proton-neutron interaction is weakened by about 30-40\% in comparison to the models, pointing to the need of implementing the role of the continuum in theoretical descriptions, or to a wrong determination of the atomic mass of $^{26}$F.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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