In this dissertation, proton, two proton, and emission from the 14O + a interactions were studied with the modified thick target inverse kinematics approach. The radioactive beam was obtained by using resonances in the 14N(p, n)14O reaction. The 14O was > 99% pure. By using a beam analysis system, the contaminant-tobeam ratio was suppressed further to the 10−4 level. This makes the 14O beam at TAMU one of the best available. For the 14O(a, 2p) interaction, it was found that the resonance excited states in 18Ne are populated, and most of them decay sequentially to the ground state of 16O, i.e. 18Ne* ! 17F* + p ! 16O + p + p. Two proton events corresponding to the excited state of 18Ne*(8.45MeV), were found to have strong 2p correlation, which is the fingerprint of 2He-decay. Several models were used to explain this decay process, and evidence suggests that this state decays by 2He-emission. By measuring the Time-Of-Flight for protons through the thick target, the location of 14O(, p) reactions occurring at different places in the helium gas target were identified. With this information, we were able to measure a spectrum of protons corresponding to the population of 17F particle stable states in the 14O(a, p)17F reaction. This method provides a new way to measure astrophysically important reactions which involve radioactive nuclei and a particles. By analyzing elastic scattering of 14O and 14C on 4He, a-cluster states in 18Ne* and 18O* were found. Some a-cluster states in 18Ne* were found for the first time.

Studying nuclei beyond the proton dripline can provide valuable information on the structure of nuclei at the limits of stability, where the strong nuclear force starts to be overcome by Coulomb repulsion between protons. Simple experimental observables, such as excitation energies and lifetimes of excited states in these proton-unbound nuclei can provide information on the nuclear wave function. Experimental data, such as that presented in this work, can then be used to improve models of nuclear structure at the proton dripline. This thesis presents data from a recoil-decay tagged differential plunger experiment undertaken at the University of Jyvaskyla in 2014. A fusion-evaporation reaction was used to populate excited states in the deformed ground-state proton emitter 113Cs. The JUROGAM-RITU-GREAT experimental setup was used to correlate gamma rays emitted from these excited states with protons emitted from 113Cs and the differential plunger for unbound nuclear states (DPUNS) was placed at the target position to measure the excited state lifetimes. The lifetime of the (11/2+) state in the most intense rotational band of 113Cs was measured to be tau = 24(6) ps, while a limit of tau is less than or equal to 5 ps was found for the lifetime of the higher energy (15/2+) state. The lifetime of proton emission was measured to be tau = 24.2(2) microseconds. The experimental data were used to test the predictions of a non adiabatic quasi-particle model for proton-emitting nuclei, which was employed to deduce the deformation of the states in 113Cs. Wave functions from the non adiabatic quasi-particle model were used to independently calculate proton-emission rates, gamma-ray transition rates and excited state energies as functions of deformation. The deformation of 113Cs could then be extracted from the intersection of the different theoretical values and experimental observables. A deformation of beta2 = 0.22(6)was extracted from the (11/2+) excitation energy and lifetime. The deformation values taken from the proton-emission rate and the lifetime limit of the (15/2+) state were also consistent with this value. The consistency of the different deformations calculated shows the effectiveness of the non adiabatic quasi-particle method when used to calculate the properties of deformed ground-state proton-emitters.

L'étude des noyaux exotiques est un outil important pour sonder la structure nucléaire des noyaux éloignés de la stabilité. Pour des noyaux situés à la drip-line proton, l'émission directe de protons a été prédite depuis le début des années 1960. Ce travail de thèse est focalisé sur l'étude de la radioactivité 2-protons du noyau 45Fe. Un modèle théorique récent, dit modèle à trois corps, prévoit les corrélations énergétiques et angulaires qui doivent exister entre les protons émis. Afin d'étudier le processus d'émission, une Chambre à Projection Temporelle a spécialement été conçue pour reconstruire en trois dimensions la trajectoire des protons. Elle a été utilisée pendant une expérience sur le séparateur LISE3 du GANIL pour l'étude de 45Fe. Pour la première fois, les deux protons émis ont pu être détectés individuellement. Des outils d'analyse spécifiques ont permis de calculer les corrélations énergétiques entre les protons, montrant qu'ils partagent équitablement l'énergie disponible, tel que le prévoient les différents modèles théoriques. Les corrélations angulaires ont été étudiées, mais le manque de statistique ne permet pas de trancher définitivement sur le processus d'émission mis en jeu même si les données sont en accord avec les prévisions du modèle à trois corps. L'expérience a également permis d'étudier l'émission retardée de protons de 43Cr. L'émission beta-2p a été identifiée ; les corrélations énergétiques et angulaires sont en faveur d'une émission séquentielle des deux protons. Enfin, et pour la première fois, l'émission retardée de trois protons a été observée pour ce noyau. / The study of exotic nuclei is a powerful tool to probe the nuclear structure far from stability. For nuclei at the proton drip-line, the direct emission of protons has been predicted since the beginning of 1960s. This PhD thesis is focused on the study of the 2-proton radioactivity of 45Fe. A recent theoretical model, called three-body model, predicts the energetic and angular correlations which have to exist between the two protons emitted. In order to study the emission process, a Time Projection Chamber was especially developped to reconstruct the proton tracks in the three-dimension space. It was used during an experiment performed at the LISE3 separator of GANIL for the study of 45Fe. For the first time the two protons emitted were individually observed. A specific analysis allows us to calculate the energetic correlations between protons, showing they share equally the decay energy, as predicted by the whole theoretical models. The angular correlations were studied, but the lack of statistics does not allow us to determine definitively the emission process which occurs even though the data agree with the three-body model predictions. Moreover, the experiment allowed to study the proton delayed emission of 43Cr. The beta-2p emission was identified; the energetic and angular correlations favour a sequential emission of the two protons. Finally, the delayed emission of three protons was observed for the first time for this nucleus.

L'étude des noyaux exotiques est un outil important pour sonder la structure nucléaire des noyaux éloignés de la stabilité. Pour des noyaux situés à la drip-line proton, l'émission directe de protons a été prédite depuis le début des années 1960. Ce travail de thèse est focalisé sur l'étude de la radioactivité 2-protons du noyau 45Fe. Un modèle théorique récent, dit modèle à trois corps, prévoit les corrélations énergétiques et angulaires qui doivent exister entre les protons émis. Afin d'étudier le processus d'émission, une Chambre à Projection Temporelle a spécialement été conçue pour reconstruire en trois dimensions la trajectoire des protons. Elle a été utilisée pendant une expérience sur le séparateur LISE3 du GANIL pour l'étude de 45Fe. Pour la première fois, les deux protons émis ont pu être détectés individuellement. Des outils d'analyse spécifiques ont permis de calculer les corrélations énergétiques entre les protons, montrant qu'ils partagent équitablement l'énergie disponible, tel que le prévoient les différents modèles théoriques. Les corrélations angulaires ont été étudiées, mais le manque de statistique ne permet pas de trancher définitivement sur le processus d'émission mis en jeu même si les données sont en accord avec les prévisions du modèle à trois corps. L'expérience a également permis d'étudier l'émission retardée de protons de 43Cr. L'émission beta-2p a été identifiée ; les corrélations énergétiques et angulaires sont en faveur d'une émission séquentielle des deux protons. Enfin, et pour la première fois, l'émission retardée de trois protons a été observée pour ce noyau.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T11:16:35Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T11:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho serão apresentados novos métodos baseados na geração e controle de comprimento de onda em lasers aleatórios e lasers de diodo. Na primeira parte do trabalho será demonstrado um laser aleatório com realimentação localizada em filmes em biopolímeros dopado com corante. O filme é constituído por um ácido desoxirribonucleico e cloreto de cetiltrimetilamônio (DNA-CTMA) dopado com DCM. No dispositivo proposto, a realimentação óptica para o laser aleatório é dada por centros de dispersão posicionados aleatoriamente ao longo das bordas da área ativa. Os elementos de dispersão são nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) ou defeitos aleatórios na interface entre o polímero ativo e ar. Diferentes espectros de emissão são observados, dependendo da geometria da área excitada. Um único ressonador aleatório com dimensões de 2.6 x 0.65 mm2 foi fabricado com emissão aleatória com realimentação obtida pela excitação do dispositivo por completo. A segunda parte deste trabalho apresenta um novo método para a geração e manipulação de franjas de contorno por meio de interferometria speckle com comprimento de onda sintética, usando um único laser de diodo com cavidade externa. A cavidade externa permite sintonizar duas emissões simultaneamente, o que por sua vez muda o intervalo entre as franjas de contorno do interferômetro, além de aumentar a estabilidade do laser. Uma análise de Fourier é proposta como alternativa para medir o comprimento de onda sintético resultante das duas emissões do laser. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Dans cette thèse, nous avons développé une approche microscopique de la description des effets de la brisure de symétrie d’isospin dans les noyaux de la couche sd. Le travail est effectué dans le cadre du modèle en couches.Nous avons ajouté à un Hamiltonien nucléaire traditionnel, qui conserve l’isospin, l’interaction de Coulomb et le potentiel de type Yukawa d'échange de mésons pour modéliser les forces nucléaires dépendantes de la charge. La base de données sur les coefficients expérimentaux de l'équation des multiplets de masse isobariques (IMME) a été mise au point dans le cadre de cette thèse et a été utilisée pour ajuster les paramètres de l’hamiltonien. L'hamiltonien ainsi construit fournit une description théorique très précise du mélange d’isospin dans les états nucléaires. Nous montrons la pertinence de cette approche dans deux applications importantes : (i) le calcul des amplitudes d'émission de proton interdites par isospin, essentiels dans le cadre d’astrophysique nucléaire et (ii) le calcul de corrections (dues au mélange d'isospin) aux transitions bêta superpermises du type Fermi, cruciales pour les tests des symétries fondamentales du Modèle Standard de l’interaction électrofaible. / In the thesis, we develop a microscopic approach to describe theisospin-symmetry breaking effects in sd-shell nuclei.The work is performed within the nuclear shell model.A realistic isospin-conserving Hamiltonian is supplementedby a charge-dependent part consisting of the Coulomb interaction andYukawa-type meson exchange potentials to model charge-dependent forces ofnuclear origin. The extended database of the experimental isobaric mass multiplet equation coefficients is compiled during the thesis work and is used in a fit of the Hamiltonian parameters.The constructed Hamiltonian provides an accurate theoretical description ofthe isospin mixing nuclear states. A specific behaviour of the IMME coefficients have been revealed.We present two important applications (i) calculations of isospin-forbiddenproton emission amplitudes, which is often of interest for nuclearastrophysics, and (ii) calculation on corrections to nuclear Fermi beta decay, which is crucial for the tests of fundamental symmetries of the weak interaction.