Ground-state and stability properties of the superheavy Z=120 isotopes / By Amira Nasr Hassan Elsayed Hassona; Under Supervision of Prof. Dr. Walaa Mohamed Seif, Prof. Dr. Ahmed Adel Ahmed, Dr. Abdulghany Reda Abdulghany

Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 127-129.

The present thesis provides a comprehensive study of nuclear structure properties and stability of 270-314120 isotopes. Decay chains of Z=120 isotopes have been traced, which may provide promising candidates for future nuclei synthesis. We adopt Macroscopic-microscopic approach in calculating the nuclear total energy, whose macroscopic contribution is based on the Skyrme-SLy4 energy density functional. The microscopic contribution includes both shell and pairing corrections. The shell correction term is calculated by Strutinsky's method, while Bardeen -Cooper- Schrieffer method is used for pairing correction. The ground state masses, binding energies, Q-values, separation energies, and deformations are obtained by calculating the energy surface in the multidimensional deformation space. The 281,283,284,299-312120 isotopes are predicted to be typical or almost spherical in shape. The non-spherical isotopes lighter (heavier) than 284120 tend to be of prolate (oblate) shape. The 294-300120 are predicted to be the most bound Z=120 isotopes. The same adopted energy density functional is used to calculate the α-daughter interaction potentials, which are employed in turn to calculate the penetration probability, assault frequency, and α-decay half-lives, in the framework of the Preformed Cluster Model. The 294-304120 isotopes showed the longer half-lives against α–decay, among the investigated isotopes. The results indicated that α–decay is the dominant decay mode in the region of the most stable isotopes. For the isotopes of and , the spontaneous fission (SF) modes is anticipated to be predominant. The longer half–lives are indicated, within the range of , for the 301120 (Tα = 3.656 ± 3.588 ), 304120 (1.085 ± 1.012 ), 302120 (0.733 ± 0.632 ), 298120 (0.663 ± 0.570 ), and 303120 (0.423±0.352 ) isotopes. All chains of the 294-304120 isotopes are estimated to terminate with SF after a few α–decays, except for 295120 that can continue its chain until it reaches the stable 207Pb nucleus through 23 α–decays and 7 decays, via different paths. The 296120 isotope exhibited the shortest decay chain, which terminates after 3 α–decays by the SF of 284Fl.

تتناول الرسالة دراسة شاملة للبنية النووية واستقرار النظائر المختلفة للعنصر ذو العدد الذري 120 (العدد الكتلي 270-314) كما تتبعنا سلاسل الاضمحلال للنظائر الأكثر استقراراً- والتي لها اهمية خاصة كنظائر مرشحة للتحضير معملياً في المستقبل القريب. تم حساب الكتل في الحالة الارضية وطاقة الترابط النووي ودرجة التشوه واشكال الأنوية بالإضافة الي انماط الاضمحلال المختلفة خاصةً للنظائر الاكثر استقراراً. نعتمد في دراستنا على نموذج شبه ميكروسكوبي في حساب الطاقة الكلية النووية باستخدام طريقة سكيرم لتفاعل النيوكلون-نيوكلون، أخذاً فى الإعتبار تأثيرات الغلاف المكتمل والاقتران بين النيوكلونات. يتم الحصول على كتل وطاقات الحالة الارضيةودرجة التشوه من خلال طوبولوجيا أسطح الطاقة الاجمالية في فراغ التشوه متعدد الابعاد. أظهرت النظائر 281، 283، 284، 299-312 للعنصر 120 أشكال كروية او شبة كروية. تميل النظائر غير الكروية الاخف (الأثقل) وزناً من النظير 284 لإظهار شكل طولى (مفلطح) التشوه. تبعاً لحساباتنا تكون النظائر 294-300 للعنصر 120 هى الاكثر ارتباطاً. تم حساب عمر النصف ضد اضمحلال الفا في إطار النموذج العنقودي معتمدا على نفس تفاعل النيوكلون-نيوكلون لحساب الجهد النووي نواة الفا والأنوية الابنة. اظهرت النتائج ان النظائر 294-304 لها عمر النصف الأطول بين النظائر المدروسة. ظهر اضمحلال الفا سائداً في منطقة النظائر الاكثر ارتباطا والأطول في عمر النصف. والاضمحلال السائد في منطقة النظائر الاثقل من 311 والأخف من 276 هو الانشطار الثنائى. أيضاً اضمحلال الفا هو السائد للنظائر 277-310 ا لمحيطة بالنظير ذات العدد الكتلي 304 (عدد النيترونات 184).أعمار النصف الأطول لنظائر العنصر 120 تكون في نطاق الميكروثانية – وذلك للنظائر 301 ،304،302 ، 298 و 303 على التوالي. تشير دراستنا إلي أن جميع سلاسل الإضمحلال للنظائر 294-304 وهى الأكثر استقرارا تنتهي بالانشطار الثنائى التلقائي بعد عدد قليل من اضمحلالات الفا- باستثناء النظير 295 الذى يمكن ان يستمر في سلسلته حتى يصل الي نظير الرصاص 207Pb المستقر بعد 23 اضمحلال الفا و7 اضمحلالات بيتا عبر مسارات مختلفة. اظهر النظير 296 أقصر تسلسل اضمحلالى - ينتهي بعد 3 اضمحلالات الفا بالإنشطار الثتائى التلقائي للنواة 284Fl. وقد حاولنا فى هذه الدراسة من خلال دراسة البنية النووية واستقرار وسلاسل الاضمحلال لنظائر العنصر 120 أن نقدم تصور للسيناريوهات المحتملة للتكوين المعملى لنظائر هذا العنصر الغير موجود فى الطبيعة.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.