Quadrupole moment of the 7/2- isomer state in 43S. Shell model study of sulfur isotopes around N=28.
Moment quadripolaire de l'état isomère 7/2- du 43S. Étude modèle en couches des isotopes de soufre autour de N=28.
Résumé
The goal of this work consists in providing new insights in the shape coexistence expected in neutron-rich nuclei around the N=28 shell closure. In 43S, recent experimental data as well as their interpretation in the shell model framework were used to predict the coexistence between a Jπ=3/2- prolate deformed ground state and a 7/2- rather spherical isomer state. We report on the quadrupole moment measurement Qs of the 7/2- isomeric state [E*=320.5(5) keV, T1/2=415(3) ns] in 43S. The TDPAD method was applied on 43S nuclei produced by the fragmentation of a 48Ca primary beam at 345 A.MeV, and selected in-flight through the BigRIPS spectrometer at RIKEN (Japan). The measured value, |Qs|=23(3) efm2, is in remarkable agreement with that calculated in the shell model framework, although it is significantly larger than that expected for a single-particle state. In order to understand the nature of the correlations responsible for the departure of the isomer state from a pure spherical shape, we report on the results of a shell model study using the modern SDPF-U interaction of the neighbours sulfur isotopes 42,44,46S. Those calculations allowed to identify a slight triaxial degree of freedom in the structure of these nuclei, although the latter happens to be highly hindered at N=28 in 44S. Spectroscopic factor calculations show that this slight triaxial degree of freedom also impacts the low-lying structure in 43S. It allows to better understand the deviation of the spectroscopic quadrupole moment value of the isomer state from the limit case of a pure spherical state.
Le but de ce travail consiste à apporter une preuve supplémentaire des coexistences de formes attendues dans les noyaux riches en neutrons autour de la fermeture de couche N=28. Pour le 43S, de récentes données expérimentales et leur interprétation dans le cadre du modèle en couches ont permis de prédire la coexistence entre un état fondamental Jπ=3/2- déformé allongé et un état isomère 7/2- plutôt sphérique. Nous présentons la mesure du moment quadripolaire spectroscopique Qs de l'état isomère Jπ=7/2- [E*=320.5(5) keV, T1/2=415(3) ns] du 43S. La méthode TDPAD a été appliquée sur des noyaux de 43S produits par la fragmentation d'un faisceau de 48Ca de 345 A.MeV, puis sélectionnés en vol par le spectromètre BigRIPS à RIKEN (Japon). La valeur mesurée, |Qs|=23(3) efm2, est en remarquable accord avec celle calculée dans le cadre du modèle en couches mais significativement supérieure à celle attendue dans le cas d'un état à particule individuelle. Afin de comprendre la nature des corrélations responsables de l'éloignement de l'état isomère du cas purement sphérique, nous reportons les résultats d'une étude de modèle en couches utilisant l'interaction moderne SDPF-U des isotopes de soufre voisins 42,44,46S. Ces calculs ont permis d'identifier un léger degré de liberté triaxial dans la structure de ces noyaux, bien que ce dernier soit largement atténué à N=28 dans le 44S. Des calculs de facteurs spectroscopiques montrent que ce léger degré de liberté triaxial impacte également la structure à basse énergie du 43S. Il permet de mieux comprendre la déviation de la valeur de moment quadripolaire spectroscopique de l'état isomère du cas limite d'un état purement sphérique.