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

Solenoid-­‑spectrometer ¡ capabili%es ¡with ¡ reaccelerated ¡beams ¡ • Device ¡tuned ¡for ¡inverse ¡ kinema%cs ¡ • Most ¡useful ¡for ¡RA ¡beams ¡ • Reac%ons ¡already ¡measured: ¡ with ¡E/u>5 ¡MeV ¡ – ( d , p ), ¡( d , 3,4 He): ¡CD 2 ¡ • Advantages: ¡ – ( 3 He, d ): ¡gas ¡target ¡ – Simplified ¡kinema%cs ¡ – ( 6 Li, d ): ¡ 6 LiF ¡target ¡ – Good ¡resolu%on ¡ – Flexible ¡ – ( t , p ): ¡ 3 H/Ti ¡implanted ¡ – Shown ¡to ¡work! ¡(no ¡R&D ¡ • Also ¡possible: ¡ required) ¡ – ( d,t ), ¡( p,d ), ¡( 3 He, p ), ¡(α, t ), ¡ • Ancillary ¡equipment: ¡ ( p,t ), ¡( p,p ’), ¡( d,d ’), ¡(α,α’), ¡ – Various ¡recoil ¡detectors ¡ etc. ¡ – Gas ¡target ¡ Measurements ¡done ¡with ¡stable ¡and ¡ – Gamma-­‑ray ¡detectors ¡ unstable ¡beams ¡with ¡A=11 ¡to ¡136 ¡

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 ¡ Most ¡interes%ng ¡physics ¡ requires ¡energies ¡at ¡or ¡above ¡ 7-­‑8 ¡MeV/u ¡(up ¡to ¡15 ¡MeV/u) ¡ ¡ Useful ¡rates ¡≥ ¡few ¡10 3 /sec ¡ 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 ¡

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 ¡ other ¡programs ¡ that ¡are ¡planned ¡for ¡FRIB. ¡

Examples ¡ 86 Kr( d,p ) 87 Kr ¡ 19 O( d,p ) 20 O ¡ (d,p) ¡ D. K. Sharp et al, PRC 87 , 014312 (2013) C. R. Hoffman et al, PRC 85 , 054318 (2012) (d, 3 He) ¡ (d,α) ¡ S. ¡Bedoor, ¡ J. ¡P. ¡Schiffer, ¡AHW ¡ et ¡al ., ¡in ¡prep. ¡

HELIcal ¡Orbit ¡Spectrometer ¡-­‑HELIOS ¡ B MAX =2.85 T 2.35 m 0.9 m Silicon Array Target Beam Laser rangefinder X-Y- θ positioning J.P. Schiffer, RIA equipment workshop 1999, stage AHW et al, NIMPRA 580, 1290 (2007) J. C. Lighthall et al, NIMPRA 622, 97 (2010)

Par%cle ¡transport ¡in ¡a ¡solenoid ¡ B d l e i f c t i e n g a m m r o f i n U Emitted here z Beam Axis Detected here 2 m π T ( cyc ) = qB Cyclotron orbit Measured: E lab , z , TOF Deduced: For a given state E CM , θ CM For two states at fixed z

Heavy ¡beams: ¡ 86 Kr ¡and ¡ 136 Xe ¡ Par%cle ¡energy ¡ ¡ versus ¡posi%on ¡ for ¡d( 136 Xe,p) 137 Xe ¡ d ( 86 Kr, p ) 87 Kr ¡ D. K. Sharp et al, PRC 87 , 014312 (2013) B. P. Kay et al, PRC 84 , 024325 (2011)