Proton-neutron pairing correlations in atomic nuclei

par Daniel Négréa

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Elias Khan et de Nicolae Sandulescu.

  • Titre traduit

    Corrélations d’appariement proton-neutron dans le noyau atomique


  • Résumé

    La compréhension usuelle de l'appariement proton-neutron, dont les traces sont actuellement étudiées en noyaux N = Z, s'appuie sur le mécanisme de paires de Cooper et modèles BCS type. Dans cette thèse, nous présentons une approche alternative qui, contrairement aux modèles BCS, conserve exactement le nombre de particules et l'isospin. Dans cette approche, l'état fondamental de noyaux N = Z est décrit comme un condensé de quartets alpha-similaires faits de deux neutrons et deux protons couplés à l'isospin total T = 0 et de spin J total = 0. La comparaison avec des calculs exacts du modèle en couches montre que le modèle de condensation quartet (QCM) donne une description très précise de l'appariement des corrélations à noyaux N = Z, bien mieux que les modèles BCS. Il est également montré que l'appariement proton-neutron et alpha de type condensation sont importantes non seulement pour les noyaux N = Z, mais aussi pour les noyaux avec des neutrons excédentaires. Dans ce dernier cas, le condensat de quartets d'alpha coexiste avec le condensat des paires de neutrons en excès par rapport au isotopes N = Z. En utilisant le cadre de QCM, nous avons également étudié la compétition entre l’appariement proton-neutron isovectoriel et isoscalaire dans les noyaux N = Z. Nos résultats indiquent que la contribution de l'appariement isoscalaire aux corrélations d'appariement du fondamental est très faible par rapport à l'appariement isovectoriel.


  • Résumé

    The common understanding of proton-neutron pairing, whose fingerprints are currently investigated in N = Z nuclei, relies on Cooper pair mechanism and BCS-type models. In the present thesis we present an alternative approach which, contrary to BCS models, conserves exactly the particle number and the isospin. In this approach the ground state of N=Z nuclei is described as a condensate of alpha-like quartets built by two neutrons and two protons coupled to the total isospin T=0 and total spin J=0. The comparison with exact shell model calculations shows that the quartet condensation model (QCM) gives a very accurate description of pairing correlations in N=Z nuclei, much better than the BCS models. It is also shown that proton-neutron pairing and alpha-type condensation are important not only for N=Z nuclei but also for nuclei with excess neutrons. In the latter case the condensate of alpha-like quartets coexist with the condensate of the neutron pairs in excess relative to the N=Z isotope. Using the framework of QCM we have also studied the competition between the isovector and the isoscalar proton-neutron pairing in nuclei with N=Z. Our results indicate that the contribution of isoscalar pairing to the ground state pairing correlations is very small compared to the isovector pairing.


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