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

espanolLas primeras investigaciones en fisica nuclear comenzaron en 1911 cuando Ernest Rutherford descubrio que cada atomo contenia un nucleo cargado positivamente. Los nucleos pueden caracterizarse por su numero de protones (Z) y por su numero de neutrones (N). Para un determinado elemento (un Z) pueden existir varios isotopos (distinto N). Desde el decubrimiento del nucleo, mas de 2800 isotopos han sido identificados y se ha predecido que existen mas de 7000 que vivirian el tiempo suficiente para ser observados. A lo largo de la historia, principalmente dos modelos han tratado de explicar la estructura de los nucleos, ?el modelo de la gota liquida? y el ?modelo de capas?. El primero se basa en las similitudes de un nucleo con una gota de l iquido incompresible para explicar sus propiedades macroscopicas. Pero este modelo no es capaz de predecir la existencia de ciertos numeros de nucleones (protones y neutrones) que hacian a los nucleos ser altamente estables. Este hecho fue observado por M. Goeppert Mayer y tambien por Jensen et al. en un trabajo independiente. Esta evidencia sugirio que los nucleos, al igual que los atomos tenian una cierta estructura de capas. A este modelo se le llamo ?modelo de capas?. Para poder reproducir todos los numeros magicos se incluyo la interaccion espin-orbita. En general el modelo de capas explica muy bien la estructura de nucleos cercanos al valle de estabilidad. Para esos nucleos los numeros magicos predichos por Mayer y Jensen son validos, pero cuando nos vamos a nucleos con una alta asimetria en el numero de neutrones y protones, esos numeros magicos dejan de ser validos. Lo que se ha observado en los ultimos anos gracias a los avances tecnologicos que nos han permitido estudiar regiones lejos del valle de estabilidad, es que ciertas propiedades de los nucleos tienden a evolucionar cuando se presentan condiciones extremas. Para estudiar las propiedades de nucleos ligeros ricos en neutrones, en Agosto de 2010 se realizo el experimento en cinematica inversa S393 en el laboratorio GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung, en Darmstadt, Germany. El mecanismo de reaccion utilizado fue el quasi-free scattering, que a diferencia del knockout no se restringe al estudio de las capas mas superficiales sino que permite estudiar las capas mas profundas de los nucleos. En este tipo de reacciones, un nucleon (proton o neutron) del proyectil colisiona con un proton del blanco como si ambas particulas fuesen libres y no existe interaccion alguna entre el nucleo que sobrevive a la reaccion (se considera un mero espectador) y los dos nucleones salientes. En unos veinte dias de haz se recogieron datos en el setup experimental de LAND-R3B para diferentes settings de A/Q cubriendo la region 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 interes astrofisico relevantes para el proceso r de nucleosintesis y reacciones de knockout para estudiar la evolucion de las capas y las estructuras de clusters, no solo para nucleos cercanos a la linea de goteo sino tambien para aquellos que estan mas alla de ella. El principal objetivo de este trabajo es el estudio de nucleos en la region cercana a N = 14 para Z = 7, 8. Recientemente, se ha descubierto que esta region de la carta de nucleos es un cierre de sub-capa en el caso de los isotopos de oxigeno, pero existen evidencias de que este cierre se debilita para los nitrogenos e incluso desaparece en los carbonos. Para intentar esclarecer este hecho, y aportar nueva informacion en esta exotica region de la carta de nucleos poco conocida, hemos investigado las reacciones de quasi-free scattering (p,pn) y (p,2p) sufridas por los proyectiles 21N y 23,22O, y tambien los canales de evaporacion de un neutron para el estudio de los estados no ligados de estos nucleos. EnglishIn August 2010, the S393 experiment was performed at the laboratory GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung, in Darmstadt, Germany. The main goal of this experiment was to study light neutron-rich nuclei using inverse and complete kinematic measurements via quasi-free scattering reactions at relativistic energies. In about twenty days, data for six different settings centred at different A/Q ratios, were collected in the LAND-R3B experimental area at Cave C. An 40Ar primary beam was accelerated in the SchwerIonenSynchrotron (SIS-18) up to an energy of about 490 MeV/u. The beam was then directed to the FRagment Separator area (FRS) where using a beryllium production target a secondary beam produced via fragmentation was selected depending on the A/Q ratio of the desired species. Following this selection, the isotopes of interest were guided to Cave C, where the reaction target and the detectors needed for the analysis were located. Two key observables have been studied with an aim to shed light upon the structure of these nuclei. The inclusive cross sections and transversal momentum distributions for the (p,pn) channels reveal a change in the structure of these nuclei when we move from the N=14 to the N=15, i.e. from the 0d5/2 shell to the 1s1/2. For the (p,2p) reactions, the measurement of the same observables allowed the study for the 0p3/2, 0p1/2 proton shells. The comparison of the experimental data with the theoretical calculations allowed to extract spectroscopic information for the neutron shell for the projectiles 21N and 22O.