The interactions, with emulsion nuclei, of O-16 ions accelerated at 2.1 GeV/nucleon in the Berkeley accelerator, are analyzed. A phenomenological study of the events, particularly reaction cross sections and multiplicities is exposed to nuclear theories with nucleons acting individually and collectively An study of the angular distributions of the reaction products and their correlations, particularly in the transversal space, is shown. Finally, a discussion of the present parton model of the nucleon structure is done, comparing it with the experimental results.

This thesis is a critical examination of phenomenological nuclear mean field theories, focusing on reliable description of levels of individual particles. The approach presented here is new in the sense that it not only allows to predict the numerical values obtained with this formalism, but also yields an estimate of the probability distributions corresponding to the experimental results. We introduce the concept of 'theoretical errors' to estimate uncertainties in theoreticalmodels. We also introduce a subjective notion of 'Predictive Power' of nuclear Hamiltonians, which is analyzed in the context of the energy spectra of individual particles. The mathematical concept of 'Inverse Problem' is applied to a realistic mean-field Hamiltonian. This technique allows to predict the properties of a system from a limited number of data. To deepen our understanding of Inverse Problems, we focus on a simple mathematical problem. A function dependent on four free parameters is introduced in order to reproduce 'experimental' data. We study the behavior of the 'fitted' parameters, their correlation and the associated errors. This study helps us understand the importance of the correct formulation of the problem. It also shows the importance of including theoretical and experimental errors in the solution.

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Neutron-rich rare-earth nuclei are among the most collective nuclei that can be found in nature. In particular, the doubly mid-shell nucleus 170Dy is expected to be the nucleus where the collective structure is maximized. This has implications for the astrophysical r-process, since it has been suggested that the collectivity maximum plays an important role in the abundances of the rare-earth elements that are created in supernova explosions. In this work, the collective structure of the five nuclei 168,170Dy and 167,168,169Ho are studied and different theoretical models are used to interpret the evolution of collectivity around the mid-shell. In order to produce and study even more neutron-rich nuclei in this mass region, new radioactive ion beam facilities will be a valuable tool. These facilities, however, require advanced instruments to study the weak signals of exotic nuclei in a high background environment. Two of these instruments are the γ-ray tracking spectrometer AGATA and the neutron detector array NEDA. For AGATA to work satisfactorily, the interaction position of the gamma rays must be determined with an accuracy of at least five millimetres. The position resolution is measured in this work using a model independent method based on the Doppler correction capabilities of the detector at two different distances between the detector and the source. For NEDA, one of the critical parameters is its ability to discriminate between neutrons and γ rays. By using digital electronics it is possible to employ advanced and efficient algorithms for pulse-shape discrimination. In this work, digital versions of the common analogue methods are shownto give as good, or better, results compared to the ones obtained using analogue electronics. Another method which effectively distinguishes between neutrons and γ rays is based on artificial neural networks. This method is also investigated in this work and is shown to yield even better results.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07612.pdf: 5577228 bytes, checksum: 86856f19b569f944e37500784558338a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Um dos modelos mais utilizados para a descrição de núcleos é o Modelo de Camadas em Larga Escala, que demonstrou grande acurácia na descrição detalhada de propriedades nucleares. Na região de massa A = 50 80, os orbitais 1g9/2 e 2d5/2 são fundamentais para a descrição de estados excitados com mudança de paridade e de estruturas deformadas, porém suas contribuições na descrição de estados excitados de núcleos com número de massa ímpar e núcleos duplamente ímpares perto da linha de estabilidade ainda estão por ser investigadas. Nesta tese, a importância dos orbitais 1g9/2 e 2d5/2 na formação dos estados excitados dos núcleos duplamente ímpares 64,66,68,70Ga é estudada sistematicamente, levando também em consideração a descrição dos isótopos de Zn, Ge e Ga com número de massa ímpar pelo Modelo de Camadas em Larga Escala. Propriedades dos estados excitados, como energia e vidas médias de alguns estados isoméricos, foram medidas experimentalmente para os isótopos 64,66,70Ga e para o núcleo 67Ge na Universidade de São Paulo, Brasil, e na Universidade Estadual da Florida, EUA, utilizando os espectrômetros de raios SACI-PERERE, SISMEI e FSU Clover Array e as reações de fusão-evaporação 58Ni(12C, xpynz)64Ga,67Ge, 55Mn(18O, xpynz)66,70Ga, 58Ni(11B, 2pn)66Ga e 51V(19F, p3n) 66Ga. Os resultados experimentais obtidos para estes núcleos, assim como os conhecidos na literatura para os núcleos 68Ga e de Zn, Ga e Ge com número de massa ímpar foram comparados com as previsões do Modelo de Camadas em Larga Escala utilizando cinco interações residuais: JUN45, FPG, FPG (Neutron Rich), JJ4b-SDI para a descrição de excitações para o orbital 1g9/2 e LNPS para excitações para o orbital 2d5/2. Foram identificadas 34 novas transições e 19 novos estados excitados pertencentes ao núcleo 67Ge, uma nova transição e um novo estado excitado para o núcleo 70Ga e foram confirmadas as transições e estados excitados previamente identificados em trabalhos anteriores para os núcleos 64,66Ga. As multipolaridades de algumas transições dos núcleos 64,66,70Ga e 67Ge foram determinadas utilizando a razão DCO (Correlações Direcionadas de Radiação Emitida por Estados Orientados). A meia vida medida do estado isomérico de energia igual a 1464,33 (15) keV, pertencente ao núcleo 66Ga, é igual a T1/2 = 58,1 (12) ns, enquanto que para o estado isomérico do núcleo 67Ge, de energia igual a 751,70 (6) keV, a meia vida medida foi de T1/2= 107,2 (23) ns. As interações efetivas JUN45 e FPG se mostraram mais adequadas para a descrição dos isótopos 64,66,68,70Ga, indicando que os estados de paridade negativa são formados preferencialmente pela ocupação de 1 nêutron no orbital 1g9/2. No caso dos núcleos mais ricos em nêutrons 68,70Ga, em que excitações de nêutrons provenientes da camada pf para o orbital 2d5/2 poderiam ocorrer, os resultados calculados com a interação LNPS mostraram que orbital 2d5/2 praticamente não é ocupado, apenas o orbital 1g9/2 é ocupado na camada gds. / One of the most reliable models for describing nuclei is the Large Scale Shell Model, which has been shown to reproduce with very good accuracy detailed nuclear properties. In the A=50-80 mass region, the 1g9/2 and 2d5/2 orbitals are needed to describe the parity changes of the excited states and deformed structures, but the role of these two orbitals in the excited states of odd and odd-odd-mass nuclei near the stability line has still to be investigated. In this thesis, a systematic study is performed to determine the role of the 1g9/2 and 2d5/2 orbitals in the excited states of odd-odd 64,66,68,70Ga. This has been done in the framework of a systematic study of odd-mass Zn, Ga and Ge nuclei in the mass A= 60 -70 region by means of Large Scale Shell Model calculations. Nuclear properties of 64,66,70Ga and 67Ge nuclei, such as the energy of the excited states and the lifetime of isomeric states were measured at University of São Paulo, Brazil, and at Florida State University, USA, using the SACI-PERERE, SISMEI and FSU Clover Array -ray spectrometers and the 58Ni(12C, xpynz)64Ga,67Ge, 55Mn(18O, xpynz)66,70Ga, 58Ni(11B, 2pn)66Ga and 51V(19F, p3n) 66Ga fusionevaporation reactions. The obtained experimental results for those nuclei and the known values of 68Ga and odd-mass Zn, Ga, Ge were compared with the results of the Large Scale Shell Model using five different residual interactions: JUN45, FPG, FPG (Neutron Rich), JJ4b-SDI to describe excitations to the 1g9/2 orbital and LNPS to describe the excitations to the 2d5/2 orbital. Thirty-four new transitions and 19 new excited states were identified in the 67Ge nucleus, one new transition and an excited state were found in the 70Ga nucleus, while the excited states and transitions of 64,66Ga nuclei known in previous works were confirmed. The multipolarities of some transitions of 64,66,70Ga and 67Ge nuclei were determined by using the DCO ratios (Directional Correlations of -rays from Oriented States of Nuclei). The measured value for the half-life of the 66Ga 1464.33 (15) keV isomeric state is T1/2 = 58.1 (12) ns, while the measured value for the half-life of the 67Ge 751.70 (6) keV isomeric state is T1/2= 107.2 (23) ns. The JUN45 and FPG effective interactions give a good description of the excited states of the 64,66,68,70Ga isotopes and they have shown that the negative parity excited states were preferentially formed by the excitation of only one neutron to the 1g9/2 orbital. In the case of the more neutron rich 68,70Ga nuclei, where neutron excitations from the pf shell to the 2d5/2 could occur, the calculated results using the LNPS effective interaction have shown that the 2d5/2 orbital remains practically empty and only the 1g9/2 orbital is occupied in the gds shell.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07612.pdf: 5577228 bytes, checksum: 86856f19b569f944e37500784558338a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-22T16:42:56Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-22T16:42:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foi desenvolvido um Espectrômetro de Correlação Angular Gama- Gama Perturbada Diferencial em Tempo (CAP) constituído por seis detectores cintiladores de BaF2, para realização de medidas de interações hiperfinas (campo hiperfino magnético e gradiente de campo elétrico) em diversos materiais e propiciar estudos na área da física da matéria condensada. O espectrômetro desenvolvido possui um sistema de aquisição não convencional em comparação aos demais equipamentos destinados a medidas de CAP. Ao invés do tradicional Analisador Multicanal (MCA), este espectrômetro utiliza um sistema de aquisição de dados constituído, basicamente, por um Conversor Analógico Digital (ADC) rápido, uma placa digital (I/O) convencional e um roteador construído no laboratório de Interações Hiperfinas (LIH) do IPEN. Este versátil e eficiente sistema, controlado por um software também criado no LIH em LabVIEW, permite a geração simultânea de 30 espectros de coincidências γ - γ atrasadas, número superior em comparação aos 12 espectros do antigo espectrômetro de quatro detectores. Além de medidas de linearidade, resolução em tempo e tempo morto, o funcionamento e o desempenho do espectrômetro foram comprovados através de medidas de CAP utilizando os núcleos de prova 111In -> 111Cd e 181Hf -> 181Ta, cujos resultados são bem conhecidos da literatura. Foram feitas medidas de interação quadrupolar do 181Ta em háfnio metálico e do 111Cd em cádmio metálico, e de campo hiperfino magnético do 111Cd e do 181Ta em níquel. Os resultados destas medidas se mostraram em concordância com a literatura. Adicionalmente foram realizadas medidas inéditas de interações hiperfinas magnéticas no composto intermetálico LaMnSi2 utilizando os núcleos de prova 111Cd e 140Ce. As medidas foram realizadas na faixa de temperatura de 10 K a 400K. No caso das medidas utilizando a sonda 111In -> 111Cd, os resultados mostram uma variação do campo magnético com a temperatura que segue a função de Brillouin. Já no caso das medidas com o núcleo de prova 140La -> 140Ce, o resultado apresentou um comportamento anômalo do campo hiperfino em função de temperatura. Os resultados evidenciam uma forte hibridização da banda 4f do Ce com a banda 3d do Mn, fato verificado e estudado em trabalhos anteriores com compostos semelhantes. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Foram medidos os momentos magnéticos dos estados da banda rotacional do estado fundamental do ANTPOT 159 Tb, através da técnica da distribuição angular perturbada, utilizando-se o campo magnético transiente. Os estados do ANTPOT. 159 Tb foram populados via excitação coulombiana com feixe de ANTPOT. 35 Cl a 88 Me V, sendo os raios -y, emitidos na desexcitação dos estados, observados em coincidência com as partículas retroespalhadas do feixe. Os momentos magnéticos medidos neste trabalho, foram comparados com as previsões de modelos híbridos (rotor+partícula e rotor triaxial+quase-partícula), nos quais a hamiltoniana do núcleo é separada em uma parte fenomenológica que descreve o caroço e uma parte microscópica que leva em conta o movimento da partícula desemparelhada. Os resultados experimentais também foram interpretados com um cálculo puramente microscópico, baseado no modelo de camadas com projeção de momento angular. Os níveis de energia da banda do estado fundamental são bem descritos pelos modelos, embora o staggering em energia previsto pelo modelo rotor triaxial+quase-partícula apresente uma fase de oscilação oposta à observada. Os momentos magnéticos experimentais são bem reproduzidos pelos modelos, nos quais a inclusão de outras configurações sugere uma pequena oscilação, observada nos resultados experimentais. As probabilidades de transição magnéticas B(M1) não são bem descritas por nenhum dos modelos, nos quais a inclusão de várias configurações atenua os valores calculados. / Magnetic moments of the levels in the ground state rotational band of 159Tb were measured using the transient magnetic field perturbed angular distribution technique. The levels in 159Tb were populated by Coulomb excitation with an 88 MeV beam and the deexciting rays were observed in coincidence with backscattered projectiles. The magnetic moments measured in this work were compared with hybrid models (rotor+particle and triaxial rotor+quasiparticle) in which the Hamiltonian of the nucleus is separated in a phenomenological part describing the core and a rnicroscopic part which takes into acconnt the movement of the unpaired particle. The experimental results were also interpreted with a purely microscopic calculation based on the angular momentum projection shell model. The energy levels in the ground state band are well described by the models, although the energy staggering predicted in the triaxial rotor+quasi-particle calculation has a phase opposite to the observed one. The experimental magnetic moments are well reproduced by the models, with the band miring suggesting a slight oscillation as observed in the experimental data. The magnetic transition probabilities B(M1) are not well described by the models, in which the band mixing attenuates the calculated values.