Influence of differences in the proton and neutron distributions on nuclear fusion and fission

par Artur Dobrowolski

Thèse de doctorat en Physique nucléaire théorique

Sous la direction de Johann Bartel et de Krzysztof Pomorski.

Soutenue en 2006

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) en cotutelle avec l'Université Marie Curie-Skłodowska de Lublin (Pologne) .

  • Titre traduit

    Influence de la différence entre les distributions de protons et de neutrons dans le noyau sur les processus de fusion et de fission


  • Résumé

    Dans ce travail de thèse des ingrédients essentiels pour la description théorique de la dynamique des réactions de fusion et fission nucléaires sont étudiés, tel que le potentiel d'interaction entre noyaux cible et projectile pour le processus de fusion et l'énergie de déformation dans un espace multidimensionnel pour la fission. Nous avons évalué en particulier l'importance de la différence des distributions de densités protons et neutrons. Pour le processus de fusion, le potentiel d'interaction entre les noyaux peut être déterminé à travers des densités obtenues d'une façon auto-consistante par des calculs variationnels semi-classiques à partir d'une interaction nucléon-nucléon effective de type Skyrme. Les barrières de fusion ainsi obtenues permettent d'évaluer des sections efficaces de fusion dans le cadre du formalisme de Langevin. Pour le processus de fission il est essentiel de tenir compte de la grande richesse de formes nucléaires qui apparaissent tout au long du chemin de fission de l'état fondamental jusqu'au point de scission. Nous montrons qu'une paramétrisation tenant compte de l'élongation, ainsi que de la possible constriction, asymétrie gauche-droite et non-axialité du noyau, est effectivement capable dans le cadre de notre approche macroscopique-microscopique de donner une description précise de ce phénomène. On peut ainsi enrichir l'expression de l'énergie de type goutte liquide par un terme qui décrit la variation de l'énergie de liaison nucléaire due aux différentes déformations des distributions protons et neutrons. La réduction des hauteurs des barrières de fission qui en résulte est seulement de l'ordre du MeV, mais il peut facilement en résulter un changement de la section efficace de fission d'un ordre de grandeur et ainsi jouer un rôle capital pour la stabilité des noyaux super-lourds ou des noyaux exotiques.


  • Résumé

    This thesis work is centred on some essential ingredients of a theoretical description of the reaction dynamics of the nuclear fusion and fission process, such as the interaction potential between projectile and target nuclei for fusion and the deformation energy landscape in a multidimensional space for the fission process. We have in particular evaluated the importance of the difference between the neutron and proton density distributions on these two precesses. The fusion potential between the two interacting nuclei is obtained through the nucleon densities, determined in a self-consistent way through semiclassical density variational calculations for a given effective nucleon-nucleon effective interaction of the Skyrme type. These fusion barriers can then be used in a Langevin formalism to evaluation fusion cross sections. For the fission process it turns out to be essential to allow for the large variety of shapes which appear between the nuclear ground state and the scission configuration. We show that a shape parametrisation taking into account elongation, as well as possible neck formation, left-right asymmetry and non-axiality allows, indeed, for a precise description of this phenomena in the framework of the macroscopic-microscopic approach. We are thus able to enrich the expression of the liquid-drop type energy through a term which describes the variation of the nuclear energy due to a deformation difference between the proton and neutron distribution. The resulting reduction of the fission barriers is only of the order of an MeV but this can easily cause an change in the fission cross section by an order of magnitude and thus play an capital role for the stability of super-heavy of exotic nuclei.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 176-180

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5082
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.