Relations between propagators and Green functions of Hamiltonians which are SUSY partners have been obtained. New exact propagators for the family of multi-well, time-dependent and non-hermitian potentials have been calculated. Non-conservative SUSY transformation has been studied in the case of multichannel Schrodinger equation with different thresholds. Spectrum (bound/virtual states and resonances) of the non-conservative SUSY partner of zero potential has been founded. Exactly solvable model of the magnetic induced Feshbach resonance has been constructed. This model was tested in the case of Rb$^{85}$. Conservative SUSY transformations of the first and the second order have been studied in the case of multichannel Schrodinger equation with equal thresholds. Transformations which introduce non-trivial coupling between scattering channels have been founded. The first order SUSY transformation which preserves $S$-matrix eigen-phase shifts and modifies mixing parameter has been founded in the case of two channel scattering with partial waves of different parities. In the case of coinciding parities we have found the second order SUSY transformation which preserves $S$-matrix eigen-phase shifts and modifies mixing parameter. Phenomenological two channel $^3S_1-^3D_1$ neutron-proton potential has been obtained by using single channel, phase equivalent and coupling SUSY transformations applied to zero potential.

Nesta tese de doutoramento foram propostos dois modelos teóricos (ZPM e GFA) para a obtenção da seção de choque de fusão e um (ZPM) para o cálculo do potencial de polarização para o canal elástico e correspondente seção de choque de espalhamento. Foi usado em todos os cálculos deste trabalho, tanto no tratamento da fusão quanto no do espalhamento elástico, o Potencial de São Paulo (SP), que possui como uma das principais características a total ausência de parâmetros ajustáveis. Conseqüentemente, todos os cálculos apresentados no contexto de diferentes modelos constituem previsões teóricas ao invés de simples ajustes de dados. Em uma análise comparativa acerca dos cálculos para a fusão, os modelos GFA e ZPM se mostraram equivalentes e compatíveis com cálculos de canais acoplados usuais, com a vantagem de incorporarem acoplamentos à toda banda vibracional e de permitirem a obtenção de cálculos acurados de seções de choque de fusão em energias extremamente abaixo da barreira. Aplicamos o modelo de ZPM ao cálculo da função de excitação de fusão para 112 sistemas de íons pesados, envolvendo tanto núcleos par-par como núcleos ímpar-par e ímpar-ímpar (incluindo alguns núcleos fracamente ligados), e confrontamos os resultados obtidos com dados experimentais existentes na literatura. Enquanto o modelo de penetração de barreira não-deformado prevê discordâncias de até onze ordens de magnitude, as previsões do modelo de ZPM mostraram-se de acordo com os dados dentro de duas ordens de grandeza. Ao confrontarmos os resultados do modelo de ZPM para as seções de choque de espalhamento elástico com dados experimentais para alguns sistemas em energias em torno da barreira coulombiana, pudemos constatar uma boa concordância. Desta forma, demonstramos que é possível tratar os canais de espalhamento elástico e de fusão de maneira consistente dentro do mesmo contexto. / In this Ph.D. thesis two theoretical models (ZPM and GFA) were proposed in order to obtain fusion cross sections and one (ZPM) to calculate the polarization potential for the elastic channel and the corresponding scattering cross section. The São Paulo (SP) potential, which has as one of its main characteristics the complete absence of adjustable parameters, was used as bare interaction in the calculations of the present work. Therefore, all results, presented in the context of different models, correspond to theoretical predictions instead of simply data fit. After a comparative analysis of fusion calculations, the GFA and ZPM models demonstrated to be equivalents and compatible with the usual coupled channel calculations, with the advantage of incorporating inelastic couplings to the complete vibrational band and of providing accurate fusion cross sections at extreme low energies relative to the Coulomb barrier. We applied the ZPM model to the calculation of the fusion excitation function for 112 heavy-ion systems, involving not only even-even nuclei but also odd-even and odd-odd ones (including some weakly-bound nuclei), and we compared the theoretical results with experimental data existing in literature. While the usual non-deformed barrier penetration model provides enhancements up to eleven orders of magnitude, the ZPM model predictions are in good agreement with the data within only two orders of magnitude. When confronting the ZPM model results with experimental data of elastic scattering cross sections for some systems, at energies around the Coulomb barrier, we found out good agreement between them. Therefore, we demonstrated that it is possible to treat the elastic scattering and fusion channels in a consistent manner, within the same context.

Nesta tese de doutoramento foram propostos dois modelos teóricos (ZPM e GFA) para a obtenção da seção de choque de fusão e um (ZPM) para o cálculo do potencial de polarização para o canal elástico e correspondente seção de choque de espalhamento. Foi usado em todos os cálculos deste trabalho, tanto no tratamento da fusão quanto no do espalhamento elástico, o Potencial de São Paulo (SP), que possui como uma das principais características a total ausência de parâmetros ajustáveis. Conseqüentemente, todos os cálculos apresentados no contexto de diferentes modelos constituem previsões teóricas ao invés de simples ajustes de dados. Em uma análise comparativa acerca dos cálculos para a fusão, os modelos GFA e ZPM se mostraram equivalentes e compatíveis com cálculos de canais acoplados usuais, com a vantagem de incorporarem acoplamentos à toda banda vibracional e de permitirem a obtenção de cálculos acurados de seções de choque de fusão em energias extremamente abaixo da barreira. Aplicamos o modelo de ZPM ao cálculo da função de excitação de fusão para 112 sistemas de íons pesados, envolvendo tanto núcleos par-par como núcleos ímpar-par e ímpar-ímpar (incluindo alguns núcleos fracamente ligados), e confrontamos os resultados obtidos com dados experimentais existentes na literatura. Enquanto o modelo de penetração de barreira não-deformado prevê discordâncias de até onze ordens de magnitude, as previsões do modelo de ZPM mostraram-se de acordo com os dados dentro de duas ordens de grandeza. Ao confrontarmos os resultados do modelo de ZPM para as seções de choque de espalhamento elástico com dados experimentais para alguns sistemas em energias em torno da barreira coulombiana, pudemos constatar uma boa concordância. Desta forma, demonstramos que é possível tratar os canais de espalhamento elástico e de fusão de maneira consistente dentro do mesmo contexto. / In this Ph.D. thesis two theoretical models (ZPM and GFA) were proposed in order to obtain fusion cross sections and one (ZPM) to calculate the polarization potential for the elastic channel and the corresponding scattering cross section. The São Paulo (SP) potential, which has as one of its main characteristics the complete absence of adjustable parameters, was used as bare interaction in the calculations of the present work. Therefore, all results, presented in the context of different models, correspond to theoretical predictions instead of simply data fit. After a comparative analysis of fusion calculations, the GFA and ZPM models demonstrated to be equivalents and compatible with the usual coupled channel calculations, with the advantage of incorporating inelastic couplings to the complete vibrational band and of providing accurate fusion cross sections at extreme low energies relative to the Coulomb barrier. We applied the ZPM model to the calculation of the fusion excitation function for 112 heavy-ion systems, involving not only even-even nuclei but also odd-even and odd-odd ones (including some weakly-bound nuclei), and we compared the theoretical results with experimental data existing in literature. While the usual non-deformed barrier penetration model provides enhancements up to eleven orders of magnitude, the ZPM model predictions are in good agreement with the data within only two orders of magnitude. When confronting the ZPM model results with experimental data of elastic scattering cross sections for some systems, at energies around the Coulomb barrier, we found out good agreement between them. Therefore, we demonstrated that it is possible to treat the elastic scattering and fusion channels in a consistent manner, within the same context.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第21568号 / 理博第4475号 / 新制||理||1642(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 青木 慎也, 教授 田中 貴浩, 准教授 髙山 史宏 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Para efeito de aplicação em cálculos de canais acoplados, potenciais calculados de maneira exata para sistemas envolvendo núcleos deformados não são adequados, pois resultariam em integrais multidimensionais muito difíceis de serem calculadas numericamente pelo tempo de cálculo computacional que isso implica. Nesta dissertação, apresentamos expressões para calcular de maneira aproximada os potenciais nuclear e coulombiano entre núcleos deformados, sendo essas expressões uma generalização de resultados obtidos em trabalhos anteriores. Os cálculos foram feitos no contexto do Modelo Generalizado de Rotação-Vibração (GRVM), que é um modelo de estrutura nuclear desenvolvido recentemente. Para obter essas expressões, as densidades nucleares foram expandidas até segunda ordem na deformação e foi levado em conta um valor finito para a difusividade nuclear nos cálculos de dupla convolução. Comparamos os correspondentes resultados obtidos com aqueles provenientes de algumas outras expressões, usualmente assumidas nesse tipo de cálculos, e também com os valores exatos (obtidos ao resolver numericamente a integral sextupla no cálculo de dupla convolução). As análises mostraram que a nossa aproximação -GRVM- é superior a essas outras de uma maneira geral, e, em particular, de forma muito melhor na região de pequenas distâncias de interação. As expressões analíticas do GRVM exprimem a dependência do potencial com as deformações de maneira explícita, sendo essa característica extremamente útil para a obtenção de potenciais de acoplamento de maneira analítica / For systems involving deformed nuclei, potentials calculated through an exact form are not appropriated for applications in coupled-channel (CC) calculations, because they result in multidimensional integrals impossible to be calculated numerically. In this work, we present equations for calculating the heavy-ion nuclear and Coulomb potentials, in an approximate form, that express the dependence of the potential on the deformations explicitly. This characteristic is extremely useful for obtaining coupling potentials analytically. The calculations were made in the context of the Generalized Rotation-Vibration Model (GRVM), which is a recently developed model of nuclear structure. To obtain these expressions, the nuclear densities were expanded up to second order in the deformation and a finite diffuseness value was taken into account in the calculation of the double-folding potential. We have compared the corresponding results with those obtained from other expressions usually assumed in such calculations, and also with the exact potential strength values (obtained by solving numerically the six dimensional integral of the double-folding calculation). The analyses show that our approach presents better results than the others, particularly so much better in the region of interaction of small distances.

No presente trabalho, foram realizados cálculos de canais acoplados (CC) para reações nucleares que envolvem íons pesados. Nesses cálculos assumimos o Modelo Generalizado de Rotação-Vibração (GRVM), que é um modelo coletivo de estrutura nuclear desenvolvido recentemente. Fizemos algumas modificações no GRVM, que tornam o modelo mais simples e consistente com o objeto de estudo. Assumimos esse modelo de estrutura nuclear para calcular as densidades de transição de carga e de matéria entre estados nucleares. % considerados no modelo. Relacionamos as densidades de transição de carga teóricas com resultados experimentais de espalhamento elástico e inelástico de sistemas elétron-núcleo, o que permitiu testar a precisão do GRVM. Como mais um teste que reforça a confiabilidade do GRVM, comparamos os respectivos resultados com aqueles obtidos com o modelo de estrutura nuclear microscópico de Dirac-Hartree-Bogoliubov (DHB). Dentro do contexto do GRVM, também foi desenvolvido o formalismo de cálculos CC. As densidades de transição, anteriormente calculadas, foram usadas para obter, com precisão, potenciais de acoplamento (próprios de cálculos CC), considerando o método de dupla-convolução. Em todos esses cálculos, as densidades nucleares foram expandidas até segunda ordem na deformação e foram levados em conta valores finitos para as difusividades das densidades, os quais são desprezados na maioria dos modelos de estrutura nuclear. Foi elaborado um programa computacional para o cálculo de seções de choque de diversos processos, o qual foi utilizado na analise de dados de espalhamentos elástico e inelástico de sistemas de núcleos pesados, bem como de dados de fusão nuclear. / In this work we perform coupled-channel (CC) calculations for nuclear reactions involving heavy-ions. In these calculations, we assume the Generalized Rotation-Vibration Model (GRVM), which is a recently developed collective model of nuclear structure \\cite. We propose some modifications in the GRVM, which make the model simpler and more consistent with the subject of study. We assume this nuclear structure model to calculate the charge and matter transition densities between nuclear states. We relate the theoretical transition charge densities with experimental results of elastic and inelastic scattering for electron-nucleus systems, which allowed us to test the accuracy of the GRVM. As a further test that reinforces the reliability of the GRVM, we compare the respective results with those obtained with the Dirac-Hartree-Bogoliubov (DHB) microscopic model of nuclear structure. Within the context of the GRVM, we have also developed the formalism of CC calculations. The earlier calculated transition densities were used to accurately obtain coupling potentials (typical of CC calculations), considering the double-folding method described in \\cite . In these calculations, the nuclear densities were expanded up to second-order in the deformation, and it was taken into account finite values for the diffuseness of the densities, which are neglected in most of the nuclear structure models. A computational program was developed for the calculation of cross sections of several processes, which was used in the analysis of elastic and inelastic scattering data, as well as of fusion data, of heavy-ion systems.

No presente trabalho, foram realizados cálculos de canais acoplados (CC) para reações nucleares que envolvem íons pesados. Nesses cálculos assumimos o Modelo Generalizado de Rotação-Vibração (GRVM), que é um modelo coletivo de estrutura nuclear desenvolvido recentemente. Fizemos algumas modificações no GRVM, que tornam o modelo mais simples e consistente com o objeto de estudo. Assumimos esse modelo de estrutura nuclear para calcular as densidades de transição de carga e de matéria entre estados nucleares. % considerados no modelo. Relacionamos as densidades de transição de carga teóricas com resultados experimentais de espalhamento elástico e inelástico de sistemas elétron-núcleo, o que permitiu testar a precisão do GRVM. Como mais um teste que reforça a confiabilidade do GRVM, comparamos os respectivos resultados com aqueles obtidos com o modelo de estrutura nuclear microscópico de Dirac-Hartree-Bogoliubov (DHB). Dentro do contexto do GRVM, também foi desenvolvido o formalismo de cálculos CC. As densidades de transição, anteriormente calculadas, foram usadas para obter, com precisão, potenciais de acoplamento (próprios de cálculos CC), considerando o método de dupla-convolução. Em todos esses cálculos, as densidades nucleares foram expandidas até segunda ordem na deformação e foram levados em conta valores finitos para as difusividades das densidades, os quais são desprezados na maioria dos modelos de estrutura nuclear. Foi elaborado um programa computacional para o cálculo de seções de choque de diversos processos, o qual foi utilizado na analise de dados de espalhamentos elástico e inelástico de sistemas de núcleos pesados, bem como de dados de fusão nuclear. / In this work we perform coupled-channel (CC) calculations for nuclear reactions involving heavy-ions. In these calculations, we assume the Generalized Rotation-Vibration Model (GRVM), which is a recently developed collective model of nuclear structure \\cite. We propose some modifications in the GRVM, which make the model simpler and more consistent with the subject of study. We assume this nuclear structure model to calculate the charge and matter transition densities between nuclear states. We relate the theoretical transition charge densities with experimental results of elastic and inelastic scattering for electron-nucleus systems, which allowed us to test the accuracy of the GRVM. As a further test that reinforces the reliability of the GRVM, we compare the respective results with those obtained with the Dirac-Hartree-Bogoliubov (DHB) microscopic model of nuclear structure. Within the context of the GRVM, we have also developed the formalism of CC calculations. The earlier calculated transition densities were used to accurately obtain coupling potentials (typical of CC calculations), considering the double-folding method described in \\cite . In these calculations, the nuclear densities were expanded up to second-order in the deformation, and it was taken into account finite values for the diffuseness of the densities, which are neglected in most of the nuclear structure models. A computational program was developed for the calculation of cross sections of several processes, which was used in the analysis of elastic and inelastic scattering data, as well as of fusion data, of heavy-ion systems.

Para efeito de aplicação em cálculos de canais acoplados, potenciais calculados de maneira exata para sistemas envolvendo núcleos deformados não são adequados, pois resultariam em integrais multidimensionais muito difíceis de serem calculadas numericamente pelo tempo de cálculo computacional que isso implica. Nesta dissertação, apresentamos expressões para calcular de maneira aproximada os potenciais nuclear e coulombiano entre núcleos deformados, sendo essas expressões uma generalização de resultados obtidos em trabalhos anteriores. Os cálculos foram feitos no contexto do Modelo Generalizado de Rotação-Vibração (GRVM), que é um modelo de estrutura nuclear desenvolvido recentemente. Para obter essas expressões, as densidades nucleares foram expandidas até segunda ordem na deformação e foi levado em conta um valor finito para a difusividade nuclear nos cálculos de dupla convolução. Comparamos os correspondentes resultados obtidos com aqueles provenientes de algumas outras expressões, usualmente assumidas nesse tipo de cálculos, e também com os valores exatos (obtidos ao resolver numericamente a integral sextupla no cálculo de dupla convolução). As análises mostraram que a nossa aproximação -GRVM- é superior a essas outras de uma maneira geral, e, em particular, de forma muito melhor na região de pequenas distâncias de interação. As expressões analíticas do GRVM exprimem a dependência do potencial com as deformações de maneira explícita, sendo essa característica extremamente útil para a obtenção de potenciais de acoplamento de maneira analítica / For systems involving deformed nuclei, potentials calculated through an exact form are not appropriated for applications in coupled-channel (CC) calculations, because they result in multidimensional integrals impossible to be calculated numerically. In this work, we present equations for calculating the heavy-ion nuclear and Coulomb potentials, in an approximate form, that express the dependence of the potential on the deformations explicitly. This characteristic is extremely useful for obtaining coupling potentials analytically. The calculations were made in the context of the Generalized Rotation-Vibration Model (GRVM), which is a recently developed model of nuclear structure. To obtain these expressions, the nuclear densities were expanded up to second order in the deformation and a finite diffuseness value was taken into account in the calculation of the double-folding potential. We have compared the corresponding results with those obtained from other expressions usually assumed in such calculations, and also with the exact potential strength values (obtained by solving numerically the six dimensional integral of the double-folding calculation). The analyses show that our approach presents better results than the others, particularly so much better in the region of interaction of small distances.

Relations between propagators and Green<p>functions of Hamiltonians which are SUSY partners have been obtained. New exact propagators for the family of multi-well, time-dependent and non-hermitian potentials have been calculated.<p><p>Non-conservative SUSY transformation has been studied in<p>the case of multichannel Schrodinger equation with different thresholds. Spectrum (bound/virtual states and resonances) of the<p>non-conservative SUSY partner of zero potential has been founded. <p><p>Exactly solvable model of the magnetic induced Feshbach resonance<p>has been constructed. This model was tested in the case of Rb$^{85}$.<p><p>Conservative SUSY transformations of the first and the second order have been studied in the case of multichannel Schrodinger equation with equal thresholds. Transformations which introduce non-trivial coupling between scattering channels have been founded. <p><p>The first order SUSY transformation which preserves $S$-matrix eigen-phase shifts and<p>modifies mixing parameter has been founded in the case of two channel scattering with partial waves of different parities. In the case of coinciding parities we have found the second order SUSY transformation which preserves $S$-matrix eigen-phase shifts and modifies mixing parameter. <p><p>Phenomenological two channel $^3S_1-^3D_1$<p>neutron-proton potential has been obtained by using single channel, phase equivalent and coupling SUSY transformations applied to zero potential. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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