O Presente trabalho propôs o estudo de reações fotonucleares e fotoprodução de pions em energias intermediárias e altas usando o modelo de cascata intranuclear MCMC para a fase rápida de reação e outro algoritmo de Monte Carlo para descrever o processo de decaimento do núcleo composto via evaporação de partículas e fissão nuclear. Dentre as principais inovações implementadas no MCMC, podemos citar: i) a inclusão detalhada do canal do quase-dêuteron no intervalo 20 < Eg < 140 MeV; ii) o desenvolvimento inédito e rigoroso de um mecanismo de bloqueio de Pauli não-estocástico, avaliando as excitações partícula-buraco em tempo real na fase de pré-equilíbrio; iii) a incorporação de um critério energético de parada para a cascata; iv) a utilização de distribuições de momento apropriadas para núcleos leves (Modelo de Camadas), v) a inclusão de canais de fotoprodução do pi^0 na região da Delta (1232) e em altas energias 4,0 < Eg < 6,0 GeV e ângulos frontais e, vi) a metodologia inédita para avaliar as interações de estado final de mésons e ressonâncias com o núcleo via cenário de espalhamentos múltiplos. O mecanismo do quase-dêuteron reproduz satisfatoriamente as seções de choque totais de fotoabsorção e as multiplicidades médias de nêutrons emitidos em núcleos pesados, interpretando qualitativamente as seções de choque para os canais de eletrodesintegração (e,xnyp) do 232Th. A contribuição de um possível processo de fotoabsorção por poucos corpos no 232Th é analisada via canal de fotofissão. Os cálculos das distribuições angulares na fotoprodução incoerente do pi^0 para o 12C e 208Pb em energias intermediárias estão em ótimo acordo com dados experimentais obtidos no Microtron de Mainz (MAMI). Os resultados para as seções de choque das distribuições angulares do pi^0 em altas energias servirão como referência na Colaboração PrimEx no Jefferson Laboratory Facility, propiciando a separação da parte incoerente das demais contribuições nucleares e eletromagnéticas e auxiliando na determinação precisa da meia-vida do decaimento radiativo pi^0 --> GG. / Photonuclear reactions and pion photoproduction at intermediate and high energies have been studied using the multicollisional intranuclear cascade model (MCMC) for the rapid reaction step and another Monte Carlo algorithm to describe the de-excitation of the compound nucleus via particle evaporation and nuclear fission. The new features of the MCMC are: i) the detailed inclusion of the quasideuteron channel in the range 20 < Eg < 140 MeV; ii) the development of a rigorous and completely new non stochastic Pauli blocking mechanism, taking into account particle - hole excitations during the pre-equilibrium stage; iii) the incorporation of an energetic criterion to stop de cascade; iv) the employment of an appropriate momentum distribution for light nuclei (Shell Model); v) the inclusion of pi^0 photoproduction channels in the Delta (1232) region and at high energies 4.0 < Eg < 6.0 GeV and forward angles, and vi) the new methodology to evaluate the pion-nucleus and Delta - nucleus Final State Interactions via a multiple scattering scenario. The quasideuteron mechanism reproduces the total photoabsorption cross sections and neutron multiplicities in heavy nuclei, giving a qualitative interpretation for the cross sections of the electrodisintegration channels (e,xnyp) from 232Th. The contribution of a possible few body photoabsorption process in 232Th is evaluated via fission channel. The calculations of the pi^0 angular distributions for incoherent production at intermediate energies for 12C and 208Pb are in excellent agreement with the experimental data of the Mainz Microtron (MAMI). The results of the pi^0 angular distributions at higher energies will be reference for the PrimEx Collaboration at the Jefferson Laboratory Facility, propitiating the separation of the incoherent part from the remaining nuclear and electromagnetic contributions and helping to perform a high precision measurement of the pi^0 to gamma-gamma radiactive decay width.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01486.pdf: 7771652 bytes, checksum: b85a21fcba108c94836bcdfd32ea7d21 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

O Presente trabalho propôs o estudo de reações fotonucleares e fotoprodução de pions em energias intermediárias e altas usando o modelo de cascata intranuclear MCMC para a fase rápida de reação e outro algoritmo de Monte Carlo para descrever o processo de decaimento do núcleo composto via evaporação de partículas e fissão nuclear. Dentre as principais inovações implementadas no MCMC, podemos citar: i) a inclusão detalhada do canal do quase-dêuteron no intervalo 20 < Eg < 140 MeV; ii) o desenvolvimento inédito e rigoroso de um mecanismo de bloqueio de Pauli não-estocástico, avaliando as excitações partícula-buraco em tempo real na fase de pré-equilíbrio; iii) a incorporação de um critério energético de parada para a cascata; iv) a utilização de distribuições de momento apropriadas para núcleos leves (Modelo de Camadas), v) a inclusão de canais de fotoprodução do pi^0 na região da Delta (1232) e em altas energias 4,0 < Eg < 6,0 GeV e ângulos frontais e, vi) a metodologia inédita para avaliar as interações de estado final de mésons e ressonâncias com o núcleo via cenário de espalhamentos múltiplos. O mecanismo do quase-dêuteron reproduz satisfatoriamente as seções de choque totais de fotoabsorção e as multiplicidades médias de nêutrons emitidos em núcleos pesados, interpretando qualitativamente as seções de choque para os canais de eletrodesintegração (e,xnyp) do 232Th. A contribuição de um possível processo de fotoabsorção por poucos corpos no 232Th é analisada via canal de fotofissão. Os cálculos das distribuições angulares na fotoprodução incoerente do pi^0 para o 12C e 208Pb em energias intermediárias estão em ótimo acordo com dados experimentais obtidos no Microtron de Mainz (MAMI). Os resultados para as seções de choque das distribuições angulares do pi^0 em altas energias servirão como referência na Colaboração PrimEx no Jefferson Laboratory Facility, propiciando a separação da parte incoerente das demais contribuições nucleares e eletromagnéticas e auxiliando na determinação precisa da meia-vida do decaimento radiativo pi^0 --> GG. / Photonuclear reactions and pion photoproduction at intermediate and high energies have been studied using the multicollisional intranuclear cascade model (MCMC) for the rapid reaction step and another Monte Carlo algorithm to describe the de-excitation of the compound nucleus via particle evaporation and nuclear fission. The new features of the MCMC are: i) the detailed inclusion of the quasideuteron channel in the range 20 < Eg < 140 MeV; ii) the development of a rigorous and completely new non stochastic Pauli blocking mechanism, taking into account particle - hole excitations during the pre-equilibrium stage; iii) the incorporation of an energetic criterion to stop de cascade; iv) the employment of an appropriate momentum distribution for light nuclei (Shell Model); v) the inclusion of pi^0 photoproduction channels in the Delta (1232) region and at high energies 4.0 < Eg < 6.0 GeV and forward angles, and vi) the new methodology to evaluate the pion-nucleus and Delta - nucleus Final State Interactions via a multiple scattering scenario. The quasideuteron mechanism reproduces the total photoabsorption cross sections and neutron multiplicities in heavy nuclei, giving a qualitative interpretation for the cross sections of the electrodisintegration channels (e,xnyp) from 232Th. The contribution of a possible few body photoabsorption process in 232Th is evaluated via fission channel. The calculations of the pi^0 angular distributions for incoherent production at intermediate energies for 12C and 208Pb are in excellent agreement with the experimental data of the Mainz Microtron (MAMI). The results of the pi^0 angular distributions at higher energies will be reference for the PrimEx Collaboration at the Jefferson Laboratory Facility, propitiating the separation of the incoherent part from the remaining nuclear and electromagnetic contributions and helping to perform a high precision measurement of the pi^0 to gamma-gamma radiactive decay width.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01486.pdf: 7771652 bytes, checksum: b85a21fcba108c94836bcdfd32ea7d21 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'études de structures nucléaires réalisées en utilisant des réactions de fission induites par neutrons froids. Il décrit successivement les résultats d'une étude sur des noyaux ayant un nombre de neutrons N=50-60, sur le développement d'un marqueur d'événements de fission et enfin sur la production de l'isomère Pt-195m. Chacun des différents sous-thèmes trouve son origine dans la campagne EXILL qui s'est déroulée en 2012-2013 et durant laquelle un spectromètre de grande efficacité pour la détection des rayonnements γ (EXOGAM) a été utilisé auprès du réacteur à haut flux de neutrons de l'Institut Laue-Langevin (ILL). Dans la première partie de cette thèse, les noyaux d'intérêt ont été produits par fission induites par des neutrons sur les cibles fissiles U-235 et Pu-241. Des méthodes de spectroscopie γ ont été appliquées pour l'identification des fragments de fission, l'attribution des transitions γ à un noyau et l'analyse des durées de vie moyenne des états excités. L'analyse des durées de vie moyenne des états excités dans la plage de quelques picosecondes à quelques nanosecondes a été réalisée en utilisant deux méthodes complémentaires. Dans les deux cas, il s'agit de réaliser un spectre en temps construit à partir de la coincidence entre une transition qui alimente le niveau mesuré et une transition qui le désexcite. Les durées de vie moyenne pour les noyaux Kr-92, Kr-93 et Zr-101 sont présentées. Dans la seconde partie, les premiers résultats du développement d'un nouveau détecteur pour la discrimination des fragments de fission sont présentés. Ce marqueur d'événements de fission est destiné à être utilisé sur le spectromètre FIssion Prompt Product γ-ray Spectrometer (FIPPS) de l'ILL. Dans le cadre de cette étude, deux conceptions de détecteurs différentes, basées sur un scintillateur en plastique solide et un scintillateur liquide organique, ont été testées. Dans la troisième partie, la possibilité de la population spécifique de l'isomère de spin dans Pt-195 est examinée au regard particulièrement de son utilisation en tant que radio-isotope en médecine nucléaire. Une telle activation spécifique pourrait être réalisée grâce à l'existence d'états excités dont la structure permettrait une population ciblée dans le cas de l'utilisation de réactions de photo-excitation. La recherche de tels états a été initiée lors d'une expérience de capture de neutrons à EXILL dans laquelle des états potentiels ont été identifiés. L'activation de l'isomère par ces états a ensuite été testée avec des réactions photonucléaires à l'aide du faisceau haute intensité disponible auprès de l'installation γ HIGS de TUNL (Triangle Universities Nuclear Laboratory, Duke, USA). / Within the scope of atomic nuclear structure studies with neutron-induced reactions, this work presents the results of a fission fragment study in the N=50-60 region, the development of a fission event tagger, and the production of the isomer Pt-195m. Each of the different sub-topics has its origin in the 2012/13 EXILL campaign, where nuclear structure studies were carried out with neutron-induced reactions, and explored with a γ-efficient detector array. In the first part of this thesis, the neutron-rich region around neutron number N=50-60 was investigated with neutron-induced fission reactions on the fissile targets U-235 and Pu-241. Gamma spectroscopy methods were applied for the identification of the respective fission fragments, the assignment of γ transitions, and the analysis of lifetimes of excited states. The slope fit method as well as the recently developed generalized centroid difference method were used for the analysis of lifetimes in the low picoseconds to sub-nanoseconds range. Lifetimes for the nuclei Kr-92, Kr-93 and Zr-101 are presented. In the second part, first results of the development of a new detector for the discrimination of fission fragments are presented. This fission event tagger is intended to be used at the FIssion Product Prompt γ-ray Spectrometer (FIPPS) at the Institut Laue-Langevin. Within the scope of this study, two different detector designs, based on a solid plastic scintillator and an organic liquid scintillator, respectively, were tested. In the third part the possibility of the specific population of the spin-isomer in Pt-195 is discussed with special regard to its use as radioisotope in nuclear medicine. Such a specific activation could be realized via certain “doorway states” in photo-excitation reactions. The search for these doorway states was initiated within a neutron capture experiment at EXILL where potential states were found. The activation of the isomer via these states was tested afterwards with photonuclear reactions using the high intense γ-beam HIGS of the TUNL facility.