Single-particle and collective excitations in a Skyrme mean field approach

par Dimitar Tarpanov

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean Libert et de Chavdar Stoyanov.

Soutenue en 2008

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Hartree-Fock model
• Tensor interaction
• Pygmy dipole resonance
• Mixed symmetry states
• Physique nucléaire -- Recherche
• Faisceaux d'ions radioactifs
• Neutrons

Résumé

Le sujet de la thèse est une description théorique et self-consistante de propriétés de noyaux atomiques instables, ainsi que l’étude de l’influence de la structure en couches sur les états de symétrie mixte (ESM). Le but général est de rendre compte de façon microscopique de la structure et des excitations de noyaux atomiques que l’on peut produire à présent auprès des installations faisceaux radioactifs (GANIL, GSI). L’étude des ESM vise à préciser la relation entre la structure microscopique et la symétrie de F-spin dans les noyaux vibrationnels. La base de notre description est le modèle de Skyrme-Hartree-Fock avec un terme tenseur dans l’interaction. Les calculs sont faits pour les chaînes isotopiques Z=14 et Z=50, et les chaînes isotoniques N=28 et N=82. Nous montrons que la composante tenseur de la force est déterminante pour l’évolution de la fermeture de couche dans la chaîne Z=14, tandis qu’elle ne joue qu’un faible rôle dans la fermeture de couche à travers la chaîne N=28. Nous avons ensuite accompli une étude systématique des excitations dipolaires dites résonances Pygmées dans le cadre du modèle QRPA. Le phénomène de « peau de neutrons » a aussi été étudié dans les noyaux riches en neutrons. Dans la dernière partie de la thèse nous avons étudié pour la première fois les ESM dans les noyaux autour de N=80 en utilisant le modèle QPM. Nous avons réussi à décrire dans ce cadre les résultats expérimentaux récents obtenus sur le spectre à basse énergie du noyau 138Ce.

Titre traduit

Etats individuels et excitations collectives dans une approche de champ moyen avec des forces de Skyrme

Résumé

Subject of the thesis is the theoretical description of effects in neutron rich nuclei, within a self-consistent approach, as well as the investigation of the influence of the shell structure on the Mixed Symmetry States. The scientific goal is, within a microscopic method, to describe the structure and the excitations of atomic nuclei, which are now available at the radioactive ion facilities at GANIL and GSI. The topic of the Mixed Symmetry States investigation is to specify the mechanism by which the microscopic structure influences the F-spin symmetry in vibrational nuclei. In the development of the thesis, a SHF model has been used. An additional tensor term has been explicitly included. Calculations for the isotopic chains Z=14 and Z=50 as well as for the isotonic chains N=28, 82 have been performed. It was shown that the tensor term is indeed crucial for the evolution of the shell gap with the mass number for Z=14. On the other hand, it was proved that the tensor term has no influence on the shell gap for N=28. By the means of QRPA, a systematical study of slightly collective excitations — the so called Pygmy resonance has been done. Theoretically was investigated the appearance of a structure in neutron rich nuclei known as “neutron skin”. In the framework of QPM it was done a complete survey of MSS for nuclei in the N=80 region. For a first time a microscopical description of such structures in this region has been done. In the framework of this model a description of the recent experimental data on low-lying excitations in 138Ce has been done.