Clustering in light nuclei and their effects on fusion and pre-equilibrium processes / Agrupamiento de núcleos ligeros y sus efectos en la fusión y procesos de pre-equilibrio

Summary The study of heavy ion nuclear reactionis an important tool to observe and disentangle different and competing mechanisms, which may arise in the different energy regimes. In particular, at relatively low bombarding energy, it is quite interesting the comparison between pre-equilibrium and thermal emission of light charged particles from hot nuclear systems [1-6]. Indeed, the nuclear structure of the interacting partners can be strongly correlated to the dynamics, especially at energies close to the Coulomb barrier, and this effect emerges when some nucleons or clusters of nucleons are either emitted or captured. In particular, a major attention has been devoted, in the last years, to the possible observation of cluster structure effects in the competing nuclear reaction mechanisms, especially when fast processes are involved. At this purpose, the four reactions 16O+30Si at 111 MeV, 16O+30Si at 128 MeV, 18O+28Si at 126 MeV, 19F+27Al at 133 MeV have been measured to study the onset of pre-equilibrium in an energy range where, for central collisions, complete fusion is expected to be the predominant mode. Experimental data were collected using the GARFIELD + RCo array [7], fully equipped with digital electronics at the LegnaroNational Laboratories. The comparison between experimental data and different model predictions have been performed: in particular, both dynamical models based either on Stochastic Mean Field (TWINGO) or Anti-symmetrized Molecular Dynamics and fully statistical models (GEMINI++) have been considered. Simulated events are filtered through a software replica of the apparatus, to take into account all possible distortions of the experimental distributions due to the finite size of the apparatus.

Resumen El estudio de la reacción nuclear iónica pesada es una herramienta importante para observar y esclarecer los diferentes mecanismos que compiten entre sí, que pueden surgir en los diferentes regímenes energéticos. En particular, a una energía de bombardeo relativamente baja, es bastante interesante la comparación entre el preequilibrio y la emisión térmica de partículas ligeras cargadas por sistemas nucleares calientes [1-6]. De hecho, la estructura nuclear del grupo que interactúa puede estar fuertemente correlacionada con la dinámica, especialmente en energías cercanas a la barrera de Coulomb, y este efecto surge cuando se emiten o capturan algunos nucleones o grupos de nucleones. En particular, se ha dedicado una gran atención, en los últimos años, a la posible observación de los efectos de la estructura del agrupamiento en los mecanismos de reacción nuclear competitivos, especialmente cuando se trata de procesos rápidos. Para este propósito, las cuatro reacciones 16O + 30Si a 111 MeV, 16O + 30Si a 128 MeV, 18O + 28Si a 126 MeV, 19F + 27Al a 133 MeV se han medido para estudiar el inicio del preequilibrio en un rango de energía en el cual, para colisiones centrales, se espera que la fusión completa sea el modo predominante. Los datos experimentales se recogieron utilizando la matriz GARFIELD + RCo [7], totalmente equipada con electrónica digital en los Laboratorios Nacionales Legnaro. La comparación entre los datos experimentales y las diferentes predicciones de modelos se han llevado a cabo: en particular, se han considerado los modelos dinámicos basados en el Campo Medio Estocástico (TWINGO) o Dinámica Molecular Antisimétrica y modelos completamente estadísticos (GEMINI ++). Los eventos simulados se filtran a través de una réplica de software del aparato, para tener en cuenta todas las posibles distorsiones de las distribuciones experimentales debido al tamaño finito del aparato.

Study of light-particle multiplicities in p + non-fissionable nuclei events in the 0.5 - 2 GeV energy range / Estudio de la multiplicidad de partículas ligeras en proto-reacciones con núcleos no fisionables en el rango energético 0.5 - 2 GeV

Abstract In recent years, the investigation of spallation reactions have caught the attention of scientific community due to their application in the transmutation of nuclear waste by using the Accelerator Driven System (ADS) reactors. Due to the experimental difficulties that nuclear reactions researches face; the study of spallation reaction by using simulation codes is more suitable for generating more complete database for different energy ranges. This work aims to study spallation reactions induced by protons at intermediate energies 0.5 - 2 GeV on non-fissionable nuclei by using the Monte Carlo code: CRISP (Collaboration Rio-Ilhéus-São Paulo). The target nuclei studied were: 184 W, 197 Au and 208 Pb, focusing on the last one. Multiplicity of light particles obtained with CRISP was compared with the available experimental data and other Monte Carlo codes involved in the study of spallation reactions, resulting on a quite satisfactory agreement.

Resumen En años recientes la investigación de las reacciones nucleares de "espalación" han causado atención en la comunidad científica debido a su aplicación en la transmutación de los residuos nucleares usando reactores ADS (AcceleratorDriven System). Debido a las dificultades experimentales en el estudio de las reacciones nucleares, su estudio vía simulación es adecuado para generar una base de datos más completa en un amplio rango de energía. Este trabajo tiene como objetivo principal el estudio de reacciones nucleares inducidas por protones a energías intermedias, 0.5 - 2 GeV, en núcleos no fisionables, utilizando el código de Monte Carlo: CRISP (Collaboration Rio-Ilhéus-São Paulo). Los núcleos estudiados fueron: 184W, 197Au y 208Pb, con un enfoque en el último. La multiplicidad de partículas ligeras obtenida con el CRISPfue comparada con los datos experimentales disponibles y con otros códigos de Monte Carlo y se obtuvieron resultados satisfactorios.