Reassigning the shapes of the 0+ states in the 186Pb nucleus
J. Ojala, J. Pakarinen, P. Papadakis, J. Sorri, Mikael Sandzelius, D. M. Cox, K. Auranen, H. Badran, P. Davies, T. Grahn, P. T. Greenlees, J. Henderson, A. Herzáň, R.-D. Herzberg, J. Hilton, U. Jakobsson, D. G. Jenkins, D. T. Joss, R. Julin, S. Juutinen, T. Kibédi, J. Konki, G. J. Lane, M. Leino, Jarkko Liimatainen, C. McPeake, O. Neuvonen, R. D. Page, E. Parr, J. Partanen, P. Peura, P. Rahkila, J. P. Revill, P. Ruotsalainen, J. Sarén, C. Scholey, Sanna Stolze, J. Uusitalo, A. Ward, R. Wadsworth
Abstract
Abstract Across the physics disciplines, the 186 Pb nucleus is the only known system, where the two first excited states, together with the ground state, form a triplet of zero-spin states assigned with prolate, oblate and spherical shapes. Here we report on a precision measurement where the properties of collective transitions in 186 Pb were determined in a simultaneous in-beam γ -ray and electron spectroscopy experiment employing the recoil-decay tagging technique. The feeding of the $${0}_{2}^{+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> state and the interband $${2}_{2}^{+}\to {2}_{1}^{+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> transition have been observed. We also present direct measurement of the energies of the electric monopole transitions from the excited 0 + states to the 0 + ground state. In contrast to the earlier understanding, the obtained reduced transition probability $$B(E2;{2}_{1}^{+}\to {0}_{2}^{+})$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mi>E</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>;</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math> value of 190(80) W.u., the transitional quadrupole moment $$| {Q}_{t}({2}_{1}^{+}\to {0}_{2}^{+})| =7.7$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>∣</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>Q</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>∣</mml:mo> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>7.7</mml:mn> </mml:math> (33) eb and intensity balance arguments provide evidence to reassign the $${0}_{2}^{+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> and $${0}_{3}^{+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> states with predominantly prolate and oblate shape, respectively. Our work demonstrates a step-up in experimental sensitivity and paves the way for systematic studies of electric monopole transitions in this region. These electric monopole transitions probe the nuclear volume in a unique manner and provide unexploited input for development of the next-generation energy density functional models.