An Investigation into quasi-free scattering of light neutron-rich nuclei around N=14

Resumen

Las primeras investigaciones en física nuclear comenzaron en 1911 cuando Ernest Rutherford descubrió que cada átomo contenía un núcleo cargado positivamente. Los núcleos pueden caracterizarse por su número de protones (Z) y por su número de neutrones (N). Para un determinado elemento (un Z) pueden existir varios isótopos (distinto N). Desde el decubrimiento del núcleo, más de 2800 isótopos han sido identificados y se ha predecido que existen más de 7000 que vivirían el tiempo suficiente para ser observados. A lo largo de la historia, principalmente dos modelos han tratado de explicar la estructura de los núcleos, ¿el modelo de la gota líquida¿ y el ¿modelo de capas¿. El primero se basa en las similitudes de un núcleo con una gota de l íquido incompresible para explicar sus propiedades macroscópicas. Pero este modelo no es capaz de predecir la existencia de ciertos números de nucleones (protones y neutrones) que hacían a los núcleos ser altamente estables. Este hecho fue observado por M. Goeppert Mayer y también por Jensen et al. en un trabajo independiente. Esta evidencia sugirió que los núcleos, al igual que los átomos tenían una cierta estructura de capas. A este modelo se le llamó ¿modelo de capas¿. Para poder reproducir todos los números mágicos se incluyó la interacción espín-órbita. En general el modelo de capas explica muy bien la estructura de núcleos cercanos al valle de estabilidad. Para esos núcleos los números mágicos predichos por Mayer y Jensen son válidos, pero cuando nos vamos a núcleos con una alta asimetría en el número de neutrones y protones, esos números mágicos dejan de ser válidos. Lo que se ha observado en los últimos años gracias a los avances tecnológicos que nos han permitido estudiar regiones lejos del valle de estabilidad, es que ciertas propiedades de los núcleos tienden a evolucionar cuando se presentan condiciones extremas. Para estudiar las propiedades de núcleos ligeros ricos en neutrones, en Agosto de 2010 se realizó el experimento en cinemática inversa S393 en el laboratorio GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, en Darmstadt, Germany. El mecanismo de reacción utilizado fue el quasi-free scattering, que a diferencia del knockout no se restringe al estudio de las capas más superficiales sino que permite estudiar las capas más profundas de los núcleos. En este tipo de reacciones, un nucleón (protón o neutrón) del proyectil colisiona con un protón del blanco como si ambas partículas fuesen libres y no existe interacción alguna entre el núcleo que sobrevive a la reacción (se considera un mero espectador) y los dos nucleones salientes. En unos veinte días de haz se recogieron datos en el setup experimental de LAND-R3B para diferentes settings de A/Q cubriendo la región desde Z = 4 hasta Z = 10. Los estudios que se pretenden realizar con los datos tomados en este experimento son muy diversos y comprenden temas como: medidas de reacciones de interés astrofísico relevantes para el proceso r de nucleosíntesis y reacciones de knockout para estudiar la evolución de las capas y las estructuras de clusters, no sólo para núcleos cercanos a la línea de goteo sino también para aquellos que están más allá de ella. El principal objetivo de este trabajo es el estudio de núcleos en la región cercana a N = 14 para Z = 7, 8. Recientemente, se ha descubierto que esta región de la carta de núcleos es un cierre de sub-capa en el caso de los isótopos de oxígeno, pero existen evidencias de que este cierre se debilita para los nitrógenos e incluso desaparece en los carbonos. Para intentar esclarecer este hecho, y aportar nueva información en esta exótica región de la carta de núcleos poco conocida, hemos investigado las reacciones de quasi-free scattering (p,pn) y (p,2p) sufridas por los proyectiles 21N y 23,22O, y también los canales de evaporación de un neutrón para el estudio de los estados no ligados de estos núcleos.