Fotonükleer reaksiyon: Rubidyum ve baryum izotoplarının enerji seviyelerinin ve yarı-ömürlerinin deneysel olarak belirlenmesi

Abstract

Fotonükleer reaksiyonlar, 1970'lerde ilk kez incelenen ve Bremsstrahlung ile elde edilen gama ışınları kullanılarak gerçekleştirilen nükleer fizik deneyleridir. Bu çalışmada, rubidyum ve baryum numuneleri, 18 MeV'a kadar enerjileri olan bir klinik doğrusal elektron hızlandırıcısı (c-LINAC) tarafından üretilen fotonlarla ışınlandı. Aktive edilen numuneler, enerji seviyeleri ve yarı-ömürleri belirlemek amacıyla yüksek saflıkta bir germanyum detektörü (HPGe) ile ölçülmüştür. Spektrumun elde edilmesinde ve analizlerde Maestro, Gf3 ve Root yazılımlarından yararlanılmıştır. Elde edilen spektroskopik veriler analiz edilerek istatistik hata hesaplamaları da yapılarak enerji seviyeleri ve yarı-ömür değeri elde edilmiştir. Bu çalışmada literatür ile uyumlu sonuçlar elde edilmiş olmakla birlikte, özellikle 84mRb ve 129Ba çekirdeklerinin enerji seviyeleri ve yarı-ömür değerleri daha hassas olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, 84mRb'ün en iyi enerji değeri 248.02±0.005 keV, yarı-ömür değeri ise 20.30±0.03 dakika olarak, 129Ba'un en iyi enerji değeri 214.185±0.011 keV, yarı-ömür değeri ise 2.28±0.05 saat olarak belirlendi. Hem enerjilerin hem de yarı-ömürlerin sonuçları, klinik doğrusal hızlandırıcıların deneysel nükleer araştırma çalışmalarında etkili bir araç olarak başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.

The photonuclear reactions were one of the nuclear physics experiments which were for the first time studied extensively in the 1970's and were performed using the gamma rays obtained via Bremsstrahlung. In this study, rubidium and barium samples were irradiated with photons produced by a clinical linear electron accelerator (c-LINAC) with energies up to 18 MeV. The activated samples were measured with a high purity germanium detector (HPGe) with the aim of determining the energy levels and half-lives. The computer codes; Maestro, Gf3 and Root were used for obtaining and analyzing the spectrum. The obtained spectroscopic data were analyzed with statistical errors and energy levels and half-live values were obtained. In this study, some energy levels and half-life of 84mRb and 129Ba have been determined with more precision than those of literature values. According to the results obtained, the best energy value of 84mRb was determined as 248.02±0.005 keV and half-life value was determined as 20.30±0.03 minute; and the best energy value of 129Ba was determined as 214.185±0.011 keV and half-life value was determined as 2.28±0.05 hour. The results for both energies and half-lives further demonstrate that the clinical linear accelerators can be successfully used as an efficient tool in experimental nuclear research endeavors.