钆-157热中子俘获的伽马射线能谱

我们测量了富集的$^{157}$Gd靶（Gd$_{2}$O$_{3}$）上热中子俘获$^{157}$Gd$(n,\gamma){}^{158}$Gd的$\gamma$射线能谱，能量范围从0.11 MeV到约8 MeV。靶置于J-PARC的ANNRI探测器的锗谱仪内，并暴露于来自Japan Spallation Neutron Source（JSNS）的中子束。放射性源（$^{60}$Co、$^{137}$Cs和$^{152}$Eu）以及反应$^{35}$Cl($n$,$\gamma$)用于确定谱仪在0.3至8.5 MeV能量范围内对$\gamma$射线的探测效率。使用基于Geant4的探测器蒙特卡洛模拟并基于我们的数据，我们建立了一个描述热$^{157}$Gd($n$,$\gamma$)反应$\gamma$射线能谱的模型。我们将数据中5 MeV以上15个显著峰及其1.6 MeV以下相关峰的强度信息直接纳入模型，而连续区$\gamma$射线能谱则依赖$^{158}$Gd的核能级密度和光子强度函数的理论输入来描述。我们的模型结合了这两个部分。详细报道了反应观测$\gamma$射线能谱与模型的比较结果。