Solenoid-spectrometer capabili%es with reaccelerated beams - - PowerPoint PPT Presentation

• Reac%ons ¡already ¡measured: ¡

– (d,p), ¡(d,3,4He): ¡CD2 ¡ – (3He,d): ¡gas ¡target ¡ – (6Li,d): ¡6LiF ¡target ¡ – (t,p): ¡3H/Ti ¡implanted ¡

• Also ¡possible: ¡

– (d,t), ¡(p,d), ¡(3He,p), ¡(α,t), ¡ (p,t), ¡(p,p’), ¡(d,d’), ¡(α,α’), ¡

• etc. ¡

Measurements ¡done ¡with ¡stable ¡and ¡ unstable ¡beams ¡with ¡A=11 ¡to ¡136 ¡

Solenoid-­‑spectrometer ¡ capabili%es ¡with ¡ reaccelerated ¡beams ¡

• Device ¡tuned ¡for ¡inverse ¡

kinema%cs ¡

• Most ¡useful ¡for ¡RA ¡beams ¡

with ¡E/u>5 ¡MeV ¡

• Advantages: ¡

– Simplified ¡kinema%cs ¡ – Good ¡resolu%on ¡ – Flexible ¡ – Shown ¡to ¡work! ¡(no ¡R&D ¡ required) ¡

• Ancillary ¡equipment: ¡

– Various ¡recoil ¡detectors ¡ – Gas ¡target ¡ – Gamma-­‑ray ¡detectors ¡

Two-­‑stage ¡approach ¡at ¡ReAX/FRIB ¡

Step ¡1: ¡Implement ¡detectors ¡ in ¡AT-­‑TPC ¡magnet ¡for ¡ReA3 ¡energies ¡ Main ¡focus: ¡(d,p) ¡ Cost: ¡$0.8-­‑1M ¡ Step ¡2: ¡New ¡larger, ¡higher-­‑field ¡magnet ¡ in ¡ReA12 ¡area ¡using ¡exis%ng ¡detectors, ¡for ¡ E>5 ¡MeV/u: ¡Expanded ¡physics ¡focus ¡ ¡ ¡ (candidate ¡magnet ¡may ¡already ¡exist) ¡ Cost: ¡$2-­‑3M ¡

Most ¡interes%ng ¡physics ¡ requires ¡energies ¡at ¡or ¡above ¡ 7-­‑8 ¡MeV/u ¡(up ¡to ¡15 ¡MeV/u) ¡ ¡ Useful ¡rates ¡≥ ¡few ¡103/sec ¡

Points ¡

• A ¡solenoid ¡spectrometer ¡has ¡capabili%es ¡well ¡matched ¡to ¡

those ¡of ¡an%cipated ¡rare-­‑isotope ¡beam ¡facili%es ¡and ¡will ¡ con%nue ¡to ¡be ¡a ¡useful ¡tool ¡for ¡reac%on ¡studies ¡in ¡inverse ¡ kinema%cs. ¡

• Device ¡for ¡FRIB ¡can ¡be ¡ready ¡on ¡(or ¡before) ¡Day ¡1. ¡
• Facility-­‑specific ¡ques%ons ¡for ¡FRIB: ¡Time ¡structure, ¡recoil-­‑

separator ¡coupling ¡for ¡heavy ¡beams. ¡

• The ¡scien%fic ¡program ¡envisioned ¡for ¡this ¡device ¡relies ¡on ¡

reaccelerated ¡beams ¡with ¡energies ¡up ¡to ¡15 ¡MeV/u. ¡ Reaccelerated ¡beams ¡are ¡essen.al ¡to ¡this, ¡and ¡many ¡

• ther ¡programs ¡that ¡are ¡planned ¡for ¡FRIB. ¡

• C. R. Hoffman et al, PRC 85, 054318 (2012)
• D. K. Sharp et al, PRC 87, 014312 (2013)

Examples ¡

86Kr(d,p)87Kr ¡ 19O(d,p)20O ¡

(d,p) ¡ (d,3He) ¡ (d,α) ¡

• S. ¡Bedoor, ¡
• J. ¡P. ¡Schiffer, ¡AHW ¡

et ¡al., ¡in ¡prep. ¡

HELIcal ¡Orbit ¡Spectrometer ¡-­‑HELIOS ¡

2.35 m 0.9 m X-Y-θ positioning stage BMAX=2.85 T Laser rangefinder Silicon Array Target Beam

J.P. Schiffer, RIA equipment workshop 1999, AHW et al, NIMPRA 580, 1290 (2007)

• J. C. Lighthall et al, NIMPRA 622, 97 (2010)

z

Beam Axis

Cyclotron orbit

qB m cyc T π 2 ) ( =

Emitted here Detected here

Measured: Elab, z, TOF Deduced: ECM ,θCM

U n i f

• r

m m a g n e t i c f i e l d B

Par%cle ¡transport ¡in ¡a ¡solenoid ¡

For a given state For two states at fixed z

Heavy ¡beams: ¡86Kr ¡and ¡136Xe ¡

• B. P. Kay et al, PRC 84, 024325 (2011)
• D. K. Sharp et al, PRC 87, 014312 (2013)

d(86Kr,p)87Kr ¡ Par%cle ¡energy ¡ ¡ versus ¡posi%on ¡ for ¡d(136Xe,p)137Xe ¡