Analysis of the reaction of a one-neutron halo nucleus on a heavy target at energies around the Coulomb barrierThe case of 11Be on 197Au

Resumen

El objetivo de este estudio es proporcionar datos experimentales de alta calidad que, junto con una interpretación adecuada utilizando diferentes cálculos teóricos, contribuya a la comprensión de la estructura de halo observada en algunos núcleos cercanos a la línea de goteo, y cómo esta estructura influye en la dinámica de una reacción alrededor y por debajo de la barrera de Coulomb, donde los efectos nucleares deben ser de relevancia menor. Dicha contribución se hará estudiando, como dice el título, la reacción de 11Be contra un blanco pesado como 197Au. Los datos analizados como parte de este trabajo doctoral se adquirieron en el experimento S1202, realizado en TRIUMF, que se describe a fondo a lo largo del texto. El 11Be es un núcleo halo, con halo de un neutrón. Los núcleos halo son sistemas débilmente ligados cercanos a la línea de goteo, en los que uno o dos nucleones tienen una gran probabilidad de estar a grandes distancias del ¿core¿ del núcleo (10Be en este caso), más allá del rango del potencial nuclear. La principal fuente de información de estos núcleos son reacciones nucleares. En casos como este, donde estudiamos 11Be que decae en 13.76(7) s por emisión beta, se requiere un mecanismo para producir estos núcleos inestables y acelerarlos, usándolos como proyectiles que bombardean un blanco hecho de núcleo estable. La alta calidad del haz de 11Be producida en TRIUMF (Vancouver, Canadá) y la posibilidad de utilizar el array de detectores de Germanio de alta pureza TIGRESS para la detección de la radiación gamma producida en la reacción, fueron las razones para la elección de esa instalación. Una reacción con núcleos pesados fue elegida para este estudio. Los núcleos pesados tienen una gran cantidad de protones, lo cual se traduce en una fuerte repulsión electrostática sobre el proyectil. En una representación muy simplista, la reacción 11Be mas 197Au puede ser imaginada como el neutron del halo no sientiendo el campo, mientras que el core es repelido por el mismo, sufriendo fácilmente un proceso de breakup. Este proceso en particular se conoce como Coulomb breakup y trabajos previos en otros regímenes de energía o para reacciones similares concluyeron que tiene una importante contribución en reacciones con núcleos con halo. La importancia de este proceso en particular en este caso y cuáles son las otras contribuciones serán objeto de discusión en este trabajo. Se diseñó un montaje experimental específicamente para este experimento. Detectores segmentados de silicio (Double-sided silicon strip detectors, DSSSD) se utilizaron en configuración de telescopio y permitieron llevar a cabo la espectroscopia de los iones detectados y la identificación de los diferentes fragmentos dispersados en el rango angular en el laboratorio de 13 a 150 grados.El array de detectores de germanio de alta purezaTIGRESS permitió realizar espectroscopia gamma de alta resolución en coincidencia, y el conjunto de ambas cosas hicieron posible el análisis en todo el rango angular de las secciones eficaces de dispersión elástica, dispersión inelástica y breakup.Los resultados se comparan con cálculos realizados utilizando cinco formalismos teóricos distintos: modelo óptico, Equivalent Photon Method, canales acoplados con discretización del contínuo (CDCC), CDCC incluyendo excitaciones del core, y transferencia de un neutrón a estados ligados y no ligados del blanco.Una gran cantidad de información se puede extraer de estos datos, con respecto tanto al proceso de reacción en sí mismo, como a la estructura de 11Be.Ejemplos de ello son el destacable efecto de los acoplamientos de orden superior a ángulos hacia delante, no observado en casos anteriores, el acoplamiento a estados de momento orbital angular alto(lmax 10) a ángulos hacia detrás y cómo una descripción del 11Be como un neutron acoplado a un 10Be deformado (que estar en su estado fundamental o en un estado excitado) mejora sustancialmente la descripción de la dinámica de la reacción.