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Reacciones nucleares elásticas analizadas con la fuerza de Gogny

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Universitat de Barcelona. Facultat de Física

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[spa] El Modelo Óptico es una de las herramientas más esenciales para analizar experimentos de dispersión nuclear. Se basa en la hipótesis simplificada de que la interacción nucleón-nucleón individual entre el proyectil y el núcleo blanco puede ser reemplazada por un potencial óptico de campo medio (OP) complejo, cuya parte real describe la forma de la dispersión elástica y su parte imaginaria explica las partículas separadas del canal elástico por diferentes procesos no elásticos.
En esta tesis, derivamos un OP teórico a partir de la expansión de Taylor del operador de masas asociado a la función de Green de una partícula, que se obtiene de un cálculo de Brueckner-Hartre-Fock usando la matriz G parametrizada con la fuerza efectiva de Gogny en lugar de una interacción microscópica. Calculamos este OP en materia nuclear, donde su parte real es proporcionada por el primer término de la expansión de Taylor antes mencionada, que coincide con el potencial de Hartree-Fock de campo medio sentido por el proyectil. La parte imaginaria del OP se extrae del término de segundo orden de la expansión de Taylor del operador de masas y corresponde a estados 2p-1h no correlacionados en los estados intermedios asumiendo solo interacciones de dos cuerpos. El potencial OP en núcleos finitos se obtiene a través de la aproximación de densidad local. Con este fin, las densidades de neutrones y protones se calculan en el núcleo blanco a nivel de Hartree-Fock con una densidad de energía cuasi-local calculada con la misma fuerza de Gogny. Debe señalarse que la fuerza de Gogny fue ideada para describir las propiedades del estado fundamental de núcleos finitos. Por lo tanto, sus predicciones en el dominio de las reacciones nucleares son totalmente predictivas, porque el OP no depende de parámetros ajustados a los datos de dispersión. Con este OP basado en la fuerza de Gogny, encontramos un acuerdo razonable entre nuestras secciones eficaces y polarizaciones calculadas para la dispersión elástica de neutrones y protones a lo largo de la tabla periódica desde el Ca al Pb y los datos correspondientes. Para obtener una idea de la calidad de nuestros resultados, también realizamos otra comparación con los resultados predichos para las mismas reacciones con el OP fenomenológico de Köoning y Delaroche (KD). Aunque el OP basado en la fuerza de Gogny reproduce los datos experimentales de una manera cualitativa, se puede encontrar un acuerdo más cuantitativo, similar al encontrado usando el OP KD, mediante una renormalización adecuada de las partes real e imaginaria.
En la segunda parte de esta Tesis hemos construido otro OP para describir la dispersión elástica de partículas ligeras como 2H, 3H, 3He y 4He mediante un modelo generalizado de Watanabe, que utiliza como entrada el potencial óptico nucleón-núcleo basado en la fuerza de Gogny y las funciones de onda del estado fundamental del proyectil. Hemos analizado las distribuciones angulares y las secciones eficaces de reacción de la dispersión de estas partículas ligeras a diferentes energías por núcleos pesados a lo largo de la tabla periódica. Nuestros resultados se comparan bien con los obtenidos con el mismo modelo de Watanabe construido con el potencial KD nucleón-núcleo. Se discuten las limitaciones de este modelo, señalando que, para un mejor acuerdo cuantitativo con el experimento, se deben realizar cálculos más sofisticados, como el Continuum Discretized Coupled Channel o el Coupled Reaction Channel.
En la última parte de la tesis, estudiamos reacciones cuasi-elásticas (p,n) dentro del modelo de Lane, donde se asume la simetría exacta del isospín. El cálculo se realiza utilizando la aproximación de onda distorsionada junto con el OP nucleón-núcleo de Gogny, que nos permite estimar las funciones de onda en los canales de entrada y salida y evaluar los elementos de la matriz de transición. Este modelo proporciona un acuerdo razonablemente bueno con los datos experimentales, a saber, secciones eficaces diferenciales, polarización y secciones eficaces totales de diferentes reacciones a lo largo de la tabla periódica a diferentes energías.

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[eng] In this Thesis, we derive a theoretical Optical Potential (OP) from the Taylor expansion of the
mass operator of the one particle Green function, which is obtained from a G matrix B rueckner
Hartre Fock calculation using the effective Gogny force instead of a microscopic interaction. In
nuclear matter the real part of this OP is provided by the first order term of the Taylor e xpansion,
which coincides with the mean field Hartree Fock potential felt by the projectile. The imaginary
part is extracted from the second order term of the Taylor expansion and corresponds to
un correlated 2p 1h states in the intermediate states assuming only two body interactions. The
OP potential in finite nuclei is thus obtained through the Local Density Approximation using
Hartree Fock wave functions of the target nucleus computed with the same Gogny force. This
Gogny based OP predicts a reasonable agreement between different scattering observables
(cross sections and analyzing powers) and the experimental data. A more quantitative
agreement, like to that found using the K o ning Delaroche OP, can be obtained by a suitable
renormalization of the real and imaginary parts of the Gogny based OP. In the second part, we
have built another OP for describing the elastic scattering of light particles, such as 2H, 2H, 3He,
and 4He, with a gener alized Watanabe model, which uses the Gogny based nucleon nucleus OP
and the ground state wave functions. This model reproduces the experimental data rather well
for low scattering angles but fails for large angles. This fact points out that more sophisticated
calculations, such as the Continuum Discretized Coupled Channel or the Coupled Reaction
Channel, on top of our results are needed to improve the agreement with the experiment. Finally,
we study quasi elastic (p,n) reactions within the Lane model, where the exact isospin symmetry
is assumed. The calculation is carried out using the Distorted Wave Born Approximation together
with Gogny nucleon nucleus OP results. This model provides a reasonably good agreement with
the experimental data for different reactions spanned along the periodic table at different
energies.

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Reacciones nucleares elásticas analizadas con la fuerza de Gogny