Probing single-particle and collective states in atomic nuclei with Coulomb excitation

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Atomer är de grundläggande byggstenarna för alla material runt omkring oss. Varje enskild atom består av ett tätt packat område i centrum, som kallas atomkärnan, omgivet av ett moln av elektroner. Atomkärnan innehåller neutroner och protoner, hopbundna av den starka kärnkraften. Vissa kombinationer av neutroner och protoner leder till bildandet av kärnor som är stabila medan andra förhållanden leder till kärnor som är instabila och därmed radioaktiva. Den största delen av världen runt omkring oss består av de stabila kärnorna och därmed är kunskap om deras egenskaper omfattande. Dessa kärnor har studerats i detalj sedan början av kärnfysiken, omkring 1900. Sammantaget uppgår denna grupp till ungefär 300 stabila kärnor, vilket bara är en bråkdel jämfört med några tusen instabila kärnor som har observerats i laboratorier och som väntar på att bli upptäckta. Dessa kärnor är svårare att studera i laboratorier på grund deras korta livstider. Ett av de viktigaste målen med kärnfysik idag är att utforska dessa instabila kärnor och förstå deras egenskaper. Denna avhandling kretsar kring en serie experiment samt utveckling av detektorer relaterade till atomkärnstruktur. Studien av kärnstruktur handlar om hur de grundläggande egenskaper av en atomkärna, till exempel dess massa eller excitationsnivåer, härrör från neutroner och protoner och interaktionerna dem emellan. För att förstå dessa typer av egenskaper, har kärnfysiker utvecklat ett stort antal modeller, främst baserade på information från gruppen av stabila kärnor. En intressant fråga att ställa är om dessa modeller är fullständiga och i så fall hur de står sig mot nya observationer av egenskaper i instabila kärnor. Först nyligen har detta gjorts möjligt genom ett antal tekniska framsteg i den experimentella kärnfysiken. Fyra olika experimentella undersökningar har genomförts i denna avhandling. De första två studierna handlar om instabila kärnor nära 100Sn medan den tredje studien omfattar den stabila kärnan 170Er. Målet för var och en av studierna var att mäta egenskaper som aldrig tidigare observerats samt att jämföra resultaten med moderna kärnstruktursmodeller. Den sista studien i denna avhandling är relaterad till utvecklingen av ny detektorutrustning som skall användas i framtida anläggningar för studier av instabila kärnor.