Reações de eletrodesintegração nuclear produzida por pósitrons e elétrons / Nuclear reactions electrodesintegration produced by positrons and electrons

Foram realizadas medidas de seções de choque para processos onde ocorre a emissão binária de fragmentos complexos, utilizando técnicas de coincidência cinemática, para o sistema 16O + 10B no intervalo de 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV com EC.M. ~ 20 KeV e 17 MeV < EC.M. < 25 MeV com EC.M. ~ 190 KeV e para o sistema 19F + 12C em 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV com EC.M. ~ 20 KeV. As funções de excitação obtidas apresentam fortes flutuações. As larguras médias destas flutuações foram obtidas através da análise das funções de correlação em energia. Para o sistema 16O + 10B foram obtidas larguras da ordem de 25 KeV e 350 KeV. Para o sistema 19F + 12C obteve-se larguras da ordem de 40 KeV. As larguras menores, para ambos os sistemas, apresentam comportamento aproximadamente constante, tanto em função da energia de excitação dos fragmentos no canal de saída quanto em função do ângulo de emissão destes fragmentos. Estas larguras sugerem que o tempo de vida do sistema intermediário, da ordem de 2 x 10-20 s, seja muito superior ao seu tempo de rotação, condizente com o previsto para um mecanismo de fusão-fissão. A largura maior obtida para o sistema 16O + 10B apresenta, no canal de espalhamento elástico, uma dependência clara com o ângulo de espalhamento. Esta largura, assim como a dependência angular observada, sugere que o tempo de vida do sistema intermediário seja levemente superior ao tempo de revolução do mesmo. Estes fatos sugerem que o mecanismo responsável por estas flutuações seja o \"orbiting\" nuclear. Foram feitas comparações com modelos onde há a formação de núcleo composto e \"orbiting\" nuclear e os resultados obtidos são consistentes com os dados experimentais. / Binary decay cross section measurements have been performed for the system 16O + 10B at 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV (EC.M. ~ 20 KeV) and 17 MeV < EC.M. < 25 MeV (EC.M. ~ 190 KeV ) and for the system 19F + 12C at 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV (EC.M. ~ 20 KeV). The binary fragments were identified by the kinematic coincidence technique. The excitation functions for these systems show strong fluctuations and their average widths were obtained through the analysis of energy correlation functions. The small widths observed for the 16O + 10B (about 20 KeV) and 19F + 12C (about 40 KeV) systems show a constant behavior with the fragments excitation energy and scattering angle. These widths correspond to an intermediate system time scale of about 2 x 10-20 s which is larger than its revolution time. These features suggest the presence of the fusion-fission mechanism, where the compound nucleus spends a lot of time to acquire a relaxed form and thermal equilibrium. For the 16O + 10B system, larger widths (about 350 KeV) were also observed which are related to a faster process. These widths show a clear dependence with the scattering angle in the elastic scattering channel. These aspects are expected for a process where the time scale is comparable to the intermediate system revolution time, like an orbiting mechanism. Theoretical predictions for fusion-fission and orbiting mechanisms were compared to the experimental results and a good agreement was observed.

Reações de eletrodesintegração nuclear produzida por pósitrons e elétrons / Nuclear reactions electrodesintegration produced by positrons and electrons

Neste trabalho foi proposto um método de deconvolução para extrair experimentalmente a densidade da matéria nuclear no estado fundamental a partir de dados de espalhamento elástico entre íons pesados em energias baixas (abaixo da barreira de fusão) e intermediárias. A consistência dos resultados foi totalmente verificada. O método se mostrou uma poderosa ferramenta para a determinação experimental da densidade da matéria de núcleos no estado fundamental, particularmente em uma região superficial, onde a diferença entre a densidade de núcleos exóticos e núcleos estáveis vizinhos é muito enfatizada. Foram realizadas medidas de seções de choque de espalhamento elástico para os sistemas 16O + 40Ca, 120Sn, com o objetivo de ajudar na construção de uma sistemática experimental para a parte real da interação nuclear, e para obter a densidade experimental da matéria nuclear no estado fundamental para o núcleo 16O. Como complemento, o trabalho apresenta: i-) uma sistemática teórica das densidades nucleares, realizada para toda região de massa da tabela periódica; ii-) o modelo não-local, desenvolvido para descrever a dependência com a energia da parte real da interação nuclear; e iii-) uma nova representação para a absorção de fluxo, devido aos canais de reação. Com isso, foi desenvolvida uma sistematização para o potencial ótico a partir de uma análise consistente de dados de espalhamento elástico de íons pesados em energias baixas e intermediárias. Esta análise resultou em uma previsão extremamente satisfatória para as seções de choque de espalhamento elástico experimentais, para um vasto conjunto de dados, utilizando um modelo bastante fundamental e global para o potencial ótico e, mais importante, sem a utilização de parâmetros livres. / An unfolding method is proposed to extract ground-state nuclear matter densities from heavy-ion elastic scattering data analyses at low (sub-barrier) and intermediate energies. The consistency of the results was fully checked. The method is a powerful tool to obtain ground-state nuclear matter densities, particularly at the surface region where the difference between densities of exotic and stable neighbor nuclei is very emphasized. Precise elastic scattering cross sections were measured for the systems 16O + 40Ca, 120Sn, with the aim of helping the construction of an experimental systematics for the real part of the nuclear interaction, and to obtain the experimental ground-state nuclear matter density for the 16O nucleus. As a complement, this work presents: i-) A theoretical systematics for nuclear densities which was performed for the whole mass region throughout the periodic table, ii-) the non-local model, developed to describe the energy dependence of the real part of the nuclear interaction; iii-) a new representation for the absorption of flux due to the reaction channels. This framework has allowed us to obtain a systematization of the optical potential from a consistent heavy-ion elastic scattering data analysis at low and intermediate energies. This analysis resulted a remarkable prediction for a very large elastic scattering cross section data set using a global and fundamental parameter-free model for the optical potential.

A reação 18O+110Pd foi estudada utilizando o espectrômetro Y Saci-Perere do laboratório do acelerador Pelletron (LAFN-IFUSP-DFN) numa faixa de energia de 2; 5 a 3; 3 MeV por núcleon. O objetivo foi o estudo do mecanismo de reações nucleares por meio de coincidências Y-partícula, implantando essa técnica e vericando como os efeitos de integração da energia perdida no alvo, integração no ângulo sólido do detector de partículas, tamanho finito do detector HPGe e o efeito de decaimento em vácuo afetavam as medidas. Observa-se que as correções dos dados devidas a esses efeitos são pequenas e bem controladas, com exceção do efeito de decaimento em vácuo que necessita de um estudo mais aprofundado. Concluiu-se que a distribuiçao angular do espalhamento elástico para o primeiro estado excitado do 110Pd pode ser razoavelmente bem representada utilizando-se o Potencial de São Paulo (PSP) na forma U(R) = (0; 6 + 0; 6i)V SP EL (R).No entanto a descrição da transferência para o primeiro estado excitado do 112Pd não foi tão bem sucedida. / The 18O+110Pd reaction has been studied in the range from 2; 5 to 3; 3 MeV per nucleon using the Saci-Perere y-ray spectrometer at the Pelletron accelerator Laboratory (LAFN-IFUSP-DFN). The objective was the study of nuclear reaction mechanisms by the use of y-particle coincidence, establishing this technique, and verifying how the eects of energy loss in the target, the nite solid angle of the particle detector, the nite size of HPGe detector, and the vacuum de-alignment aect the measurements. It was observed that the corrections to the data due to these eects are small and well controlled, with exception of the vacuum de-alignment, which has to be studied more deeply. It was concluded that the inelastic scattering to the rst excited state of 110Pd can be reasonably well described using the São Paulo Potencial (PSP) in the form U(R) = (0; 6 + 0; 6i)V SP LE . However the description of the transfer to the rst excited state of 112Pd was not so well succeeded.

Foram medidas as funções de excitação quase-elásticas para os sistemas 16,18O + 63,65Cu, no ângulo de 161ºe em energias compreendidas entre 30 e 48MeV, no referencial do laboratório. O termo quase-elástico aqui significa a soma do espalhamento elástico, dos espalhamentos inelásticos e das reações de transferência. Todos os cuidados foram tomados para se obter dados de alta precisão em pequenos passos de 0,5MeV de energia, pois o objetivo primeiro deste trabalho era realizar operações matemáticas (derivadas) sobre os pontos experimentais a fim de deduzir as distribuições de barreiras quase-elásticas desses sistemas. O ângulo de detecção escolhido, o maior possível com o arranjo experimental utilizado, objetivava estudar diretamente a competição entre a fusão e os processos diretos quando ambos os processos são alimentados pelas mesmas ondas parciais. Nessa situação, as representações das distribuições de barreiras de fusão e quase-elástica devem ser equivalentes devido à conservação do fluxo. O intervalo de energia foi escolhido para cobrir a região em torno da barreira coulombiana onde as distribuições de barreiras constituem um bom instrumento para o estudo dos mecanismos de reação. Além das medidas quase-elásticas inclusivas, a resolução em carga do detector permitiu que as funções de excitação de alguns canais de transferência fossem também medidas no mesmo ângulo e energias citados acima. A análise teórica dos dados foi realizada no âmbito do modelo de Canais de Reações Acoplados através do programa FRESCO. Outro objetivo deste trabalho foi a utilização de núcleos ímpares como alvos, pois os seus spins não nulos introduzem fenômenos adicionais ao mecanismo de reação que, eventualmente, podem se detectados pelas distribuições de barreiras. Um novo procedimento de cálculo foi empregado pela eliminação de qualquer potencial imaginário na região de interação, substituindo-o pela inclusão do maior número possíveis de canais de reação no cálculo de canais acoplados. Dessa maneira, elimina-se um problema muito comum nos cálculos de canais acoplados, que é o de misturar canais de reação com potencial imaginário deduzido a partir do ajuste de espalhamento elástico, o qual já contém o efeito desses canais. Além disso, e esse é um ponto importante desta análise, foi utilizada a parte real do Potencial de São Paulo, um potencial de dupla-convolução sem parâmetros livres, para simular a interação nuclear entre projéteis e alvos. Uma vez que todos os parâmetros nucleares necessários aos cálculos de canais acoplados advieram da literatura, nossa análise apresenta previsões teóricas que devem ser comparadas com os dados experimentais, o que é muito diferente dos ajustes aos dados através da variação de vários parâmetros livres. Outra característica importante da análise teórica empreendida neste trabalho é a utilização de todos os dados disponíveis na literatura para esses sistemas nas energias em torno da barreira. Assim, as previsões teóricas puderam ser comparadas com um grande conjunto de dados e ganharam grande consistência e amplitude. Os resultados obtidos com essas análises revelaram uma forte coletividade dos núcleos 63Cu e 65Cu, sendo que os três primeiros estados vibracionais quadrupolares 1/2-, 5/2- e 7/2- predominam sobre os demais estados excitados. As reações de transferência têm pequeno efeito sobre os demais processos, mas sofrem forte influência deles.Uma exceção é a transferência de dois nêutrons do 18O para o 63Cu, cuja importância nesse sistema é considerável. Além disso, foi constatado que, mesmo nesses sistemas de peso médio, o mecanismo de reorientação do spin do estado fundamental, de ambos os alvos, tem grande efeito em todos os processos nucleares analisados, mas é particularm ente forte no espalhamento elástico em ângulos traseiros. Finalmente, as distribuições de barreiras quase-elásticas se mostraram sensíveis a todos esses mecanismos de reação e constituem, de fato, uma excelente ferramenta para o estudo de reações nucleares. / The quasi-elastic excitation functions for the systems 16,18O + 63,65Cu have been measured, at the angle 161º and at energies between 30 and 48MeV, in the laboratory reference system. The quasi-elastic term refers to the sum of the elastic scattering, the inelastic scattering and the transfer reactions. Care has been taken in order to obtain high precision data in small energy steps of 0,5MeV, because the aim of this work was to perform mathematics operations (derivates)on the experimental points, to deduce the quasi-elastic barrier distributions of these systems. The choice of this angle of detection, the largest possible, allows the direct study of the competition between the fusion and the direct processes, as both are fed by the same partial waves. The energy interval has been chosen to cover the region around the Coulomb barrier, where the barrier distributions constitute a good instrument for the study of the reaction mechanisms at these energies. Beyond the inclusive quasi-elastic, measurements of some transfer channels, at the same angle and energies mentioned above, were possible due to the charge resolution of the detector. The theoretical analysis of the data has been done on the scope of the coupled reaction channel model, with the code FRESCO. Another aim of this work was the utilization of odd-mass nuclei as targets, as their non-vanishing spins introduce additional phenomena to the reaction mechanisms, that might, eventually, be detected by the barrier distributions. A new calculation procedure has been used by the elimination of any imaginary potential at the interaction region, and it\'s substitution by the inclusion of the largest number as possible of channels at the coupled reaction channel calculation. Another important feature of the theoretical analysis is the utilization of many data available in the literature for these systems at energies around the barrier. Thus, the theoretical forecast could be compared with a great set of data and earned consistency and amplitude. The results obtained with this analysis revealed a strong collective behaviour of the 63Cu and 65Cu nuclei, and the first three quadrupolar vibrational states 1/2-, 5/2- and 7/2- prevail over the other excited states. The transfer reactions have small effect over the others processes, but are greatly influenced by them. There is an exception, the two neutron transfer from 18O to 63Cu, whose importance on this system is considerable. Besides, it was revealed that even on these medium weight systems, the ground state reorientation mechanism, of both targets, have large effect on all the analysed nuclear processes, but is strongest on the elastic scattering at back angles. Finally, the quasi-elastic barriers distributions showed up to be sensible to all of these reaction mechanisms and constitute an excellent tool for the study of nuclear reactions.

O trabalho de pesquisa está orientado ao estudo de processos nucleares em altas energias usando o modelo de cascata intranuclear desenvolvido no código CRISP. O estudo é realizado pela introdução de modificações no código CRISP, visando adaptá-lo à utilização em cálculos relacionados às reações nucleares onde a densidade de hádrons é quente e densa. Este estado é muito sensível às modificações no meio da distribuição dos mésons vetoriais $ho$ e $\\omega$, $\\phi$ e $J/\\Psi$. Em altas energias, o código CRISP incorpora os processos de fotoprodução de mésons vetoriais e os processos de interação no estado final destes mésons com o núcleo. A cascata intranuclear que se formará será processada de acordo com o modelo já utilizado no código, com as devidas correções que se fizerem necessárias. A nova extensão de CRISP é utilizada para estudar as fotorreações nucleares em altas energias e na análise de efeitos importantes como a multiplicidade de partículas secundários produzidas, o efeito de sombreamento, a fotoprodução sub-limiar de mésons, a distribução de massa dos méson gerados na matéria nuclear e a transparência. Usando o CRISP, as características do núcleo residual formado ao final da reação poderão ser determinadas e comparadas com os dados experimentais. A boa concordância entre estes e nossos resultados mostram o potencial do modelo CRISP nesta nova versão. / We present recent improvements in the CRISP code for nuclear reactions simulation for study high energy nuclear reactions. In nuclear environment, at these energies, hadron density is hot, dense and very sensitive to the modification of vector meson distribution. The photoproduction of vector mesons $ho$ e $\\omega$, $\\phi$ and $J/\\Psi$ was included in the code, also the interaction of these mesons with the nucleus. Fotonuclear reactions are treated according the multicollisional model included in the CRISP code. Nuclear effects as shadowing, subthreshold production, Pauli Blocking, meson invariant mass distribution and transparency can be studied with this CRISP. The model describe in details all the features of the nucleus at the end of the nuclear reaction allowing compare some important quantities with experimental data. The agreement of the results with the data set is a prove of the potentialities of our code.

Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos do estudo da estrutura do núcleo \'ANTPOT. 58 CO\' utilizando a técnica de espectroscopia de raios gama em linha. Este núcleo foi produzido a partir da reação de fusão-evaporação \'ANTPOT. 51 V\'(ANTPOT. 10 B\', p2n), com energia de feixe de 33 MeV incidindo em três alvos de 200\'mü\'g/\'cm POT. 2\', realizada no acelerador Pelletron da Universidade de São Paulo. Foram feitas medidas em coincidência \'gama\'\'gama\'-partícula com o espectrômetro de raios \'gama\' Saci-Pererê, composto de 4 detectores de GeHP com blindagem Compton, e um sistema auxiliar para detectar partículas carregadas, consistindo de 11 telescópios cintiladores \'delta\'E-E tipo phoswich. Foram encontradas quarenta e sete transições novas que depopulam trinta e sete novos estados. O esquema de níveis proposto foi estendido até uma energia de excitação de 8 MeV e momento angular de \'J POT. pi\'=\'11 POT. +\'. A atribuição dos valores de spins foi baseada na razão DCO (Correlação Direcional de Estados Orientados). Os resultados experimentais foram comparados com os calculados pelo Modelo de Camadas em Larga Escala (LSSM) utilizando os códigos MSHELL e Antoine, assim como a interação residual GXPF1, desenvolvida para ser usada na camada pf Foram interpretados dezenove estados excitados a partir do LSSM. Foram medidas também as vidas médias para treze estados excitados do \'ANTPOT. 58 CO\' utilizando o Método de Deslocamento Doppler Atenuado (DSAM). Para este estudo, o núcleo \'ANTPOT. 58 CO\' foi produzido a partir da reação \'ANTPOT. 51 V\'(ANTPOT. 10 B\', p2n) com energia de feixe de 36 MeV, usando um alvo de 770\'mü\'g/\'cm POT. 2\' prensado em um suporte de Pb. Os valores experimentais também foram comparados aos cálculos do LSSM. Probabilidades de transição reduzidas B(Ml), e portanto as vidas médias, foram bem reproduzidas pelo modelo teórico para cinco níveis identificados. Os níveis de energia observados apresentaram funções de onda com grande mistura de configurações sendo a principal dada por \'pi\'\'f POT -1 IND. 7/2\' (PRODUTO VETORIAL) v \'p POT 2 IND. 3/2\' \'f POT 1 IND. 5/2\',. Os resultados indicam que a maior parte dos estados excitados do núcleo \'ANTPOT. 58 CO\' tem um comportamento esférico e são bem reproduzidos considerando excitações de partícula única / The excited states in the doubly odd nucleus \'ANTPOT. 58 CO\' have been studied using inbeam gama-ray spectroscopy. The \'ANTPOT. 58 CO\' nucleus has been produced with the fusionevaporation reaction \'ANTPOT. 51 V\'(ANTPOT. 10 B\', p2n) at 33 MeV bombarding energy, using the SMV Pelletron accelerator of the University of São Paulo. Gamrna-gamma-charged particle coincidences were measured with the Saci-Pererê gama-ray spectrometer composed of 4 Compton-suppressed GeHP and an ancillary charged-particle detector system composed of 11 plastic phoswich scintillator ~E-E telescopes. We have found 47 new gama-transitions de-populating 37 new excited states. A level scheme extending up to an excitation energy of about 8.0 MeV and spin \'J POT. pi\'=\'11 POT. +\' has been proposed. The spin assignments were based on the DCO (Directional Correlation from Oriented States) ratios. The experimental results were compared with Large Scale Shell Model (LSSM) calculations performed with the MSHELL and Antoine codes using the GXPFl effective interaction, developed for use in the pf shell. We have interpreted 19 excited states in the frame of the LSSM. We have measured also the lifetimes for 13 excited states of the \'ANTPOT. 58 CO\' nucleus. The lifetimes were measured with the Doppler Shift Attenuation Method (DSAM). For this study the \'ANTPOT. 58 CO\' nuclei were populated with the reaction \'ANTPOT. 51 V\'(ANTPOT. 10 B\', p2n) at 36 MeV bombarding energy, using a target consisting of a 770\'mü\'g/\'cm POT. 2\' foil with Pb backing. The experimental values were also compared with the LSSM calculations. Experimental B(M1) reduced transition probabilities, and thus the lifetimes, are well reproduced by the theoretical model for fi v e o f the identified levels. The observed levels presented wave functions with large configuration mixing with the main configuration being \'pi\'\'f POT -1 IND. 1/2\' (PRODUTO VETORIAL) v \'p POT 2 IND. 3/2\' \'f POT 1 IND. 5/2\',. The results indicate that most of the excited states in the \'ANTPOT. 58 CO\' nucleus has a spherical behavior and is well reproduced considering single-particle excitations.

Esse trabalho consistiu na medida e análise de distribuições angulares do espalhamento elástico e inelástico para núcleos de massa A=10 em alvos de 58Ni e no desenvolvimento de novos feixes secundários radioativos para o sistema RIBRAS. As distribuições angulares do sistema 10B+58Ni foram medidas nas energias E(lab)= 19, 20, 21, 23, 24, 25 e 35 MeV, no laboratório Tandar na Argentina, enquanto a distribuição angular do sistema 10C+58Ni foi medida na energia E(lab)= 35.3 MeV, utilizando o sistema TWINSOL, da Universidade de Notre Dame, Estados Unidos. O formalismo de canais acoplados foi utilizado para estudar a influência da estrutura deformada do núcleo 10B e da estrutura Bruniana do núcleo 10C. Os resultados indicaram a importância desses efeitos, bem como a possível influência dos canais de transferências e breakup. / This work consisted in the analysis and measurement of angular distributions for elastic and inelastic scattering of mass A=10 projectiles in 58Ni target, as well as in the development of new secondaries radioactive ion beams for the RIBRAS system. Angular distributions for the 10B+58Ni system were measured at E(lab)= 19, 20, 21, 23, 24, 25 and 35 MeV, at Tandar Laboratory in Argentina, while an angular distribution at E(lab)= 35.3 MeV for the 10C+58Ni was measured at the University of Notre Dame, USA, using the Twinsol system. The coupled channel formalism was used to investigate the influence deformed structure of the 10B and Brunian structure for 10C nucleus. The results indicated the importance of these effect as well as the possible influence of transfer and breakup channels. In this work the development of 10C, 14C and 12B beams were investigated for future use in the RIBRAS system.

Neste trabalho são implementadas as reações nucleares de tipo núcleonúcleo no código CRISP. Os núcleos são considerados esféricos com os níveis de energia calculados seguindo o modelo de gás de Fermi. A trajetória deles é determinada classicamente considerando o potencial coulombiano até que ocorra a interação nuclear quando é iniciada a cascata intranuclear. Para os núcleons do projetil são executados dois tipos de eventos: a reflexão deles na parede nuclear e a entrada deles ao alvo. É estudada a importância das colisões periféricas entre núcleons do projetil com as partículas do alvo e obtidas as seções de choque total da reação, as seções de choque duplas diferenciais para a emissão de prótons e nêutrons e as seções de choque total dos fragmentos de espalação. De forma geral foi obtido um melhor desempenho do modelo para os sistemas de menor massa total e energia de excitação. / Within this work, a Nuclei-Nuclei reaction model was developed and implemented in CRISP code. The nuclei are considered spheric with energy level following a Fermi gas model. The incident nuclei trajectory is determined using classical me-chanics considering Coulomb scattering. The individual nucleons of the projectile nuclei are followed during the approximation trajectory; once they reach the target nuclei surface two processes are allowed: a reflexion in the target nuclear surface or they can pass through it and interact with one of the nucleons of the target, in which case the intranuclear cascade phase is initiated. Using CRISP code was studied the importance of peripherical coalition between both nuclei (target and beam). Total reaction cross section, the double differen-tial cross section from proton and neutron emission, spallation reaction fragments cross section, fission residual mass cross section was studied for differents cases; showing better results for systems with less rest mass and less excitation energy.