In this Thesis we present a description of α cluster nuclei, in particular focusing on the case of 9 Be, with αn and αα interactions derived from Cluster Effective Field Theory (EFT). The two-body potentials are regularized by a Gaussian cutoff which cures the short-distance dependence of the interaction and the potential parameters are found comparing the effective range expansion (ERE) with the calculated T-matrix. The calculation of the ground-state energies is carried out by diagonalizing the Hamiltonian on a Non symmetryzed Hyperspherical Harmonics basis in momentum space. Using only two body interactions a rather strong cutoff dependence appears. However, we are able to reproduce the experimental ground-state energies for selected cutoff values for most of the studied nuclei. The strong cutoff dependence indicates the lack of three-body forces, therefore we extend our Cluster EFT approach by including such many-body forces. Finally, the 9Be photoabsorption cross-section is studied via the Lorentz integral transform method (LIT), focusing on the low-energy resonances coming from the electric dipole transitions. By fine tuning the parameters of the three-body force, we are able to reproduce, up to 4 MeV, the considered experimental resonances. For the description of the spectrum at higher energies the inclusion of the αα D-wave potential seems to be necessary.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第23699号 / 理博第4789号 / 新制||理||1686(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)教授 永江 知文, 准教授 銭廣 十三, 教授 中家 剛 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

O modelo de cluster de partícula-alfa, o qual já foi bem-sucedido na descrição de dados espectroscópicos em núcleos leves próximos das duplas camadas fechadas no 16O e 40Ca, é aplicado ao núcleo 94Mo da região de massa dos meio-pesados. Para este propósito, vários estados deste núcleo são interpretados em termos de um sistema alfa + 90Zr onde um cluster-alfa interage com um caroço inerte de 90Zr através de um potencial fenomenológico local. São calculados os níveis de energia da banda do estado fundamental e as respectivas taxas de transição B(E2), havendo boa concordância com dados experimentais disponíveis. Os raios intercluster rms calculados para os níveis da banda do estado fundamental indicam que tal banda apresenta uma estrutura de cluster-alfa compacta. A comparação entre auto-funções de oscilador harmônico adaptadas ao sistema e as funções de onda radiais da banda do estado fundamental fornece a estimativa na qual há uma significativa contribuição do modelo de camadas na formação dos estados desta banda. O potencial de interação cluster-caroço faz prever a existência de uma banda de paridade negativa que se inicia a alguns MeV acima do limiar alfa + 90Zr, onde a aproximação de estado ligado é bastante apropriada. Da mesma forma, é previsto que uma banda de paridade positiva excitada se inicia logo abaixo da barreira coulombiana, mostrando uma característica típica de ressonância. / The alpha-particle cluster model, which has already been successful in describing the spectroscopic data in light nuclei near to the double shell closures at 16O and 40Ca, is applied to the 94Mo nucleus of the medium-heavy mass region. For this purpose, various states of this nucleus are interpreted in terms of an alpha + 90Zr system where an alpha-cluster interacts with an inert 90Zr core through a local phenomenological potential. The energy levels of the ground state band and the respective B(E2) transition rates are calculated, in good agreement with available experimental data. The intercluster rms radii calculated for the levels of the ground state band indicate that such band presents a compact alpha-cluster structure. The comparison between harmonic oscillator eigenfunctions adapted to the system and the radial wave functions of the ground state band provides the estimate in which there is a significant contribution of the shell model for the formation of the states of this band. The cluster-core potential predicts the existence of a negative parity band that starts at a few MeV above the alpha + 90Zr threshold, where the bound state approximation is very appropriate. In the same way, it is predicted that an excited positive parity band starts just below the Coulomb barrier, showing a typical feature of resonance.

O modelo de cluster de partícula-alfa, o qual já foi bem-sucedido na descrição de dados espectroscópicos em núcleos leves próximos das duplas camadas fechadas no 16O e 40Ca, é aplicado ao núcleo 94Mo da região de massa dos meio-pesados. Para este propósito, vários estados deste núcleo são interpretados em termos de um sistema alfa + 90Zr onde um cluster-alfa interage com um caroço inerte de 90Zr através de um potencial fenomenológico local. São calculados os níveis de energia da banda do estado fundamental e as respectivas taxas de transição B(E2), havendo boa concordância com dados experimentais disponíveis. Os raios intercluster rms calculados para os níveis da banda do estado fundamental indicam que tal banda apresenta uma estrutura de cluster-alfa compacta. A comparação entre auto-funções de oscilador harmônico adaptadas ao sistema e as funções de onda radiais da banda do estado fundamental fornece a estimativa na qual há uma significativa contribuição do modelo de camadas na formação dos estados desta banda. O potencial de interação cluster-caroço faz prever a existência de uma banda de paridade negativa que se inicia a alguns MeV acima do limiar alfa + 90Zr, onde a aproximação de estado ligado é bastante apropriada. Da mesma forma, é previsto que uma banda de paridade positiva excitada se inicia logo abaixo da barreira coulombiana, mostrando uma característica típica de ressonância. / The alpha-particle cluster model, which has already been successful in describing the spectroscopic data in light nuclei near to the double shell closures at 16O and 40Ca, is applied to the 94Mo nucleus of the medium-heavy mass region. For this purpose, various states of this nucleus are interpreted in terms of an alpha + 90Zr system where an alpha-cluster interacts with an inert 90Zr core through a local phenomenological potential. The energy levels of the ground state band and the respective B(E2) transition rates are calculated, in good agreement with available experimental data. The intercluster rms radii calculated for the levels of the ground state band indicate that such band presents a compact alpha-cluster structure. The comparison between harmonic oscillator eigenfunctions adapted to the system and the radial wave functions of the ground state band provides the estimate in which there is a significant contribution of the shell model for the formation of the states of this band. The cluster-core potential predicts the existence of a negative parity band that starts at a few MeV above the alpha + 90Zr threshold, where the bound state approximation is very appropriate. In the same way, it is predicted that an excited positive parity band starts just below the Coulomb barrier, showing a typical feature of resonance.

O modelo de cluster-alfa é aplicado aos núcleos de massa intermediária 90Sr, 92Zr, 94Mo, 96Ru e 98Pd com a Abordagem de Potencial Local. As bandas do estado fundamental dos respectivos sistemas alfa + caroço são calculadas com um único parâmetro variável, fornecendo uma boa descrição geral dos níveis experimentais. Mostra-se que o potencial alfa + caroço é fracamente dependente do momento angular L, e que tal dependência pode ser descrita de forma simples e padronizada para os cinco núcleos. O comportamento do parâmetro radial R do potencial alfa + caroço é discutido em relação ao raio do núcleo total e a soma dos raios do cluster-alfa e do caroço. As taxas de transição B(E2) reproduzem corretamente as ordens de grandeza de quase todos os dados experimentais sem o uso de cargas efetivas. A análise das separações intercluster rms e das larguras-alfa reduzidas nas bandas do estado fundamental sugere que há uma redução da intensidade de aglomeração-alfa com o aumento do spin. Uma análise complementar das bandas de estado fundamental dos núcleos 20Ne, 44Ti e 212Po aponta uma diminuição da intensidade de aglomeração-alfa com o aumento da massa nuclear, e mostra uma condição mais fraca de aglomeração-alfa para os núcleos da região do Mo em comparação com os núcleos leves. Bandas de paridade negativa são calculadas para os núcleos 92Zr, 94Mo, 96Ru e 98Pd e informações não relatadas anteriormente são comparadas a níveis experimentais disponíveis. A avaliação geral dos resultados indica que os núcleos com A par e N=52 na região do Mo possuem estruturas alfa + caroço com características semelhantes. / The alpha-cluster model is applied to the intermediate mass nuclei 90Sr, 92Zr, 94Mo, 96Ru and 98Pd with the Local Potential Approach. The ground state bands of the respective alpha + core systems are calculated with only one variable parameter, giving a good general description of the experimental data. It is shown that the alpha + core potential is weakly dependent on the angular momentum L and such dependence may be described in a simple and standardized form for the five nuclei. The behavior of the radial parameter R of the alpha + core potential is discussed in relation to the radius of the total nucleus and the sum of the radii of the alpha-cluster and the core. The calculated B(E2) transition rates reproduce correctly the orders of magnitude of almost all experimental data without the use of effective charges. The analysis of the rms intercluster separations and the reduced alpha-widths for the ground state bands suggests a reduction of the alpha-cluster intensity with the increasing spin. A complementary analysis of the ground state bands of the nuclei 20Ne, 44Ti and 212Po points to a decrease of the alpha-cluster intensity with the increasing nuclear mass, and shows a weaker alpha-cluster condition for the nuclei of the Mo region in comparison with the light nuclei. Negative parity bands are calculated for the nuclei 92Zr, 94Mo, 96Ru and 98Pd and previously not reported information are compared to available experimental levels. The general evaluation of the results indicates that the N=52 even-A nuclei in the Mo region have alpha + core structures with similar features.

O modelo de cluster-alfa é aplicado aos núcleos de massa intermediária 90Sr, 92Zr, 94Mo, 96Ru e 98Pd com a Abordagem de Potencial Local. As bandas do estado fundamental dos respectivos sistemas alfa + caroço são calculadas com um único parâmetro variável, fornecendo uma boa descrição geral dos níveis experimentais. Mostra-se que o potencial alfa + caroço é fracamente dependente do momento angular L, e que tal dependência pode ser descrita de forma simples e padronizada para os cinco núcleos. O comportamento do parâmetro radial R do potencial alfa + caroço é discutido em relação ao raio do núcleo total e a soma dos raios do cluster-alfa e do caroço. As taxas de transição B(E2) reproduzem corretamente as ordens de grandeza de quase todos os dados experimentais sem o uso de cargas efetivas. A análise das separações intercluster rms e das larguras-alfa reduzidas nas bandas do estado fundamental sugere que há uma redução da intensidade de aglomeração-alfa com o aumento do spin. Uma análise complementar das bandas de estado fundamental dos núcleos 20Ne, 44Ti e 212Po aponta uma diminuição da intensidade de aglomeração-alfa com o aumento da massa nuclear, e mostra uma condição mais fraca de aglomeração-alfa para os núcleos da região do Mo em comparação com os núcleos leves. Bandas de paridade negativa são calculadas para os núcleos 92Zr, 94Mo, 96Ru e 98Pd e informações não relatadas anteriormente são comparadas a níveis experimentais disponíveis. A avaliação geral dos resultados indica que os núcleos com A par e N=52 na região do Mo possuem estruturas alfa + caroço com características semelhantes. / The alpha-cluster model is applied to the intermediate mass nuclei 90Sr, 92Zr, 94Mo, 96Ru and 98Pd with the Local Potential Approach. The ground state bands of the respective alpha + core systems are calculated with only one variable parameter, giving a good general description of the experimental data. It is shown that the alpha + core potential is weakly dependent on the angular momentum L and such dependence may be described in a simple and standardized form for the five nuclei. The behavior of the radial parameter R of the alpha + core potential is discussed in relation to the radius of the total nucleus and the sum of the radii of the alpha-cluster and the core. The calculated B(E2) transition rates reproduce correctly the orders of magnitude of almost all experimental data without the use of effective charges. The analysis of the rms intercluster separations and the reduced alpha-widths for the ground state bands suggests a reduction of the alpha-cluster intensity with the increasing spin. A complementary analysis of the ground state bands of the nuclei 20Ne, 44Ti and 212Po points to a decrease of the alpha-cluster intensity with the increasing nuclear mass, and shows a weaker alpha-cluster condition for the nuclei of the Mo region in comparison with the light nuclei. Negative parity bands are calculated for the nuclei 92Zr, 94Mo, 96Ru and 98Pd and previously not reported information are compared to available experimental levels. The general evaluation of the results indicates that the N=52 even-A nuclei in the Mo region have alpha + core structures with similar features.