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174 results on '"Francesca Gulminelli"'

151. Phase transition and fragment production in the lattice gas model

Author

Philippe Chomaz and Francesca Gulminelli

Subjects
Canonical ensemble, Physics, Nuclear and High Energy Physics, Phase transition, Lattice (order), Quantum critical point, General Physics and Astronomy, Thermodynamics, Well-defined, Scaling, Critical exponent, Supercritical fluid, Nuclear Physics
Abstract

The critical behavior of fragment production is studied within a Lattice Gas Model in the canonical ensemble. Finite size effects on the liquid-gas phase transition are analyzed by a direct calculation of the partition function, and it is shown that phase coexistence and phase transition are relevant concepts even for systems of a few tens of particles. Critical exponents are extracted from the behavior of the fragment production yield as a function of temperature by means of a finite size scaling. The result is that in a finite system well defined critical signals can be found at supercritical (Kertész line) as well as subcritical densities inside the coexistence zone.

Published
1999

152. Phase transition in an isospin dependent lattice gas model

Author

Ph. Chomaz, Francesca Gulminelli, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
Physics, Nuclear and High Energy Physics, Phase transition, Condensed matter physics, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], media_common.quotation_subject, Observable, Renormalization group, Asymmetry, Isospin, Lattice (order), Ising model, Nuclear Experiment, Critical exponent, media_common, Nuclear Physics
Abstract

The role of isospin as a degree of freedom and as an observable in heavy ion reaction experiments is analyzed in the theoretical framework of an isospin dependent Lattice Gas Model. We show that the critical temperature is only slightly dependent on the isospin asymmetry and finite size effects go in the direction of increasing the τ critical exponent respect to the asymptotic limit of the three dimensional Ising universality class. An interesting signature of the liquid-gas phase transition and a possible observable to localize the multifragmenting system in the T − ρ plane is given by the isotopic composition of fragments. We show that in the coexistence region the vapor fraction is more asymmetric than the liquid fraction and that this signal should not be washed out by secondary decays.

Published
1999

153. Thermodynamical features of multifragmentation in peripheral Au + Au Collisions at 35 A.MeV

Author

Giacomo Vito Margagliotti, Francesca Gulminelli, A. Moroni, N. Le Neindre, A. S. Botvina, M. D'Agostino, Aldo Bonasera, I. Iori, P. Desesquelles, R. Bougault, G. Vannini, M. Bruno, A. Pagano, E. Geraci, I. N. Mishustin, J.P. Bondorf, M., D'Agostino, A. S., Botvina, M., Bruno, A., Bonasera, J. P., Bondorf, R., Bougault, P., Désesquelle, E., Geraci, F., Gulminelli, I., Iori, N., LE NEINDRE, Margagliotti, Giacomo, I. N., Mishustin, A., Moroni, A., Pagano, and G., Vannini

Subjects
Physics, Nuclear and High Energy Physics, Phase transition, Multifragmentation, Thermal properties, Charge density, FOS: Physical sciences, Calorimetry, Rest frame, Heat capacity, Molecular physics, Heavy ions, Equilibration, Statistical models, Excited state, Nuclear Experiment (nucl-ex), Nuclear Experiment, Critical exponent, Excitation
Abstract

The distribution of fragments produced in events involving the multifragmentation of excited sources is studied for peripheral Au + Au reactions at 35 A.MeV. The Quasi-Projectile has been reconstructed from its de-excitation products. An isotropic emission in its rest frame has been observed, indicating that an equilibrated system has been formed. The excitation energy of the Quasi-Projectile has been determined via calorimetry. A new event by event effective thermometer is proposed based on the energy balance. A peak in the energy fluctuations is observed related to the heat capacity, suggesting that the system undergoes a liquid-gas type phase transition at an excitation energy about 5 A.MeV and a temperature 4 - 6 MeV, dependent on the freeze-out hypothesis. By analyzing different regions of the Campi-plot, the events associated with the liquid and gas phases as well as the critical region are thermodynamically characterized. The critical exponents, tau, beta,gamma, extracted from the high moments of the charge distribution are consistent with a liquid-gas type phase transition., Comment: 44 pages, 16 Postscript figures, Fig14_nucl-ex.eps in colors, to be published in Nucl.Phys.A (1999)

Published
1999
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154. Energy correlations as thermodynamical signals for phase transitions in finite systems

Author

Francesca Gulminelli, Ph. Chomaz, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Guesnon, Sandrine, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Physics, Quantum phase transition, [PHYS.NUCL] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Nuclear and High Energy Physics, Phase transition, Condensed matter physics, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Heat capacity, Computational physics, Quantum critical point, Thermometer, Atomic nucleus, Excitation, Energy (signal processing)
Abstract

A new method is proposed to extract information on the properties of the possible phase transition occurring in finite systems as multifragmenting atomic nuclei. The average energy of a subsystem is demonstrated to provide a thermometer when data are sorted in total excitation energy bins, while the associated fluctuations are quantitatively related to the heat capacity. A coupled analysis with total energy fluctuations in bins of the partial energy allows us to detect the presence of a phase transition and the associated order. Deformations due to finite size effects and experimental cuts are also discussed.

Published
1999

155. Phase transition with an isospin dependent lattice gas model

Author

Francesca Gulminelli, Chomaz, Philippe, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Iori I., Guesnon, Sandrine, Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
[PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
Published
1998

156. Is reducibility in nuclear multifragmentation related to thermal scaling?

Author

R. Legrain, M. Germain, L. Tassan-Got, D. Gourio, B. Tamain, F. Saint-Laurent, Ch.O. Bacri, G. Politi, O. Tirel, O. Lopez, Bernard Borderie, Elio Rosato, J.L. Charvet, F. Bocage, S. Salou, R. Bougault, E. Plagnol, M. Louvel, A.D. Nguyen, D. Durand, G. Auger, E. Galichet, T. Reposeur, Francesca Gulminelli, Jean Péter, A. Demeyer, R. Dayras, M. Stern, M. Parlog, E. Vient, E. Gerlic, Ph. Eudes, Ph. Buchet, M. Assenard, P. Lautesse, D. Guinet, T. Lefort, J.L. Laville, A. Rahmani, M.F. Rivet, C. Volant, L. Nalpas, J.F. Lecolley, A. Chbihi, J.D. Frankland, J. Colin, G. Tabacaru, D. Cussol, A. Wieloch, D. Doré, J.P. Wieleczko, A. Le Fèvre, E. Genouin-Duhamel, J.C. Steckmeyer, R. Brou, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire SUBATECH Nantes (SUBATECH), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Nantes (UN)-Mines Nantes (Mines Nantes), INDRA, Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Mines Nantes (Mines Nantes)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Arrhenius equation, Physics, Nuclear and High Energy Physics, Photon, 010308 nuclear & particles physics, business.industry, Function (mathematics), [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 01 natural sciences, 7. Clean energy, Charged particle, Nuclear physics, Transverse plane, symbols.namesake, 0103 physical sciences, Thermal, symbols, Atomic physics, 010306 general physics, business, Nuclear Experiment, Scaling, Thermal energy, Nuclear Physics
Abstract

Thermal scaling (Arrhenius law for an “elementary” probability p of binomial function) and reducibility in intermediate mass fragments (IMF's) production are examined for data of the reaction 129Xe+ natSn at 50 MeV/u. The study of the longitudinal velocities and of the average transverse energies of the IMF's contradicts the assumption that the total transverse energy of all detected particles Et is related to a well defined temperature. The separation of Et into the total transverse energy of light charged particles (Z=1,2) and that of IMF's elucidates the algorithm which induces a linear behavior of log(1/p) versus 1/ E t . Even in the case of a single thermalized source, calculations based on a sequential statistical model show that the Arrhenius law cannot be observed if Et is taken as an estimation of the thermal energy.

Published
1998

157. Theoretical comparison of different thermometers for the determination of the nuclear caloric curve

Author

Dominique Durand, Francesca Gulminelli, Guesnon, Sandrine, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
Physics, [PHYS.NUCL] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Nuclear and High Energy Physics, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Continuum (measurement), Statistical model, Caloric curve, Nuclear physics, Excluded volume, Heavy ion, Nuclear Experiment, Quantum, Excitation, Nuclear Physics
Abstract

The problem of the experimental determination of a nuclear temperature in heavy ion collisions is addressed within an extended Quantum Statistical Model which includes secondary evaporation from continuum states and an effective excluded volume interaction in the freeze-out configuration. The comparison to experimental data from the INDRA Collaboration suggests that thermodynamical equilibration can actually be reached even at excitation energies as high as 25 MeV/u, however final state interactions and side feeding can strongly deform the response of the different thermometers.

Published
1997

158. Apparent Temperatures in Hot Quasi-Projectiles and the Caloric Curve

Author

E. Gerlic, Ph. Buchet, D. Guinet, A. Rahmani, P. Lautesse, T. Lefort, A. Demeyer, J. Colin, M. Parlog, D. Doré, G. Tabacaru, J.P. Wieleczko, B. Tamain, F. Saint-Laurent, Francesca Gulminelli, J. L. Laville, L. Nalpas, A. Chbihi, E. Plagnol, J.D. Frankland, M. Stern, T. Reposeur, J.L. Charvet, J.F. Lecolley, Marie Germain, A.D. Nguyen, P. Eudes, Bernard Borderie, J. Benlliure, M. Assenard, F. Bocage, S. Salou, Yu-Gang Ma, D. Cussol, O. Tirel, E. Vient, Ch.O. Bacri, O. Politi, Jean Péter, M.F. Rivet, C. Volant, A. Siwek, V. Métivier, R. Dayras, A. Le Fèvre, R. Brou, D. Durand, G. Auger, R. Legrain, E. Galichet, D. Gourio, N. Marie, J.C. Steckmeyer, E. Genouin-Duhamel, L. Tassan-Got, R. Bougault, E. Bisquer, E. De Filippo, M. Louvel, O. Lopez, and Elio Rosato

Subjects
Physics, Phase transition, Range (particle radiation), Projectile, Excited state, Nuclear Theory, Atomic physics, Nuclear Experiment, Nucleon, Fermi gas, Kinetic energy, Excitation, Nuclear Physics
Abstract

The dependence of nuclear temperature upon excitation energy has been experimentally studied with increasing values of excitation energy over the years. At excitation energies per nucleon, E*/A, lower than 6 MeV the temperatures deduced from the kinetic properties of the emitted particles and clusters follow the Fermi gas law : E* = (A/k).T 2. The value of the inverse level density parameter k was found to be in the range 8 to 13[1]. When excitation energies up to 10 MeV per nucleon were reached, temperatures obtained from the relative populations of excited levels in the emitted light nuclei did not overcome 5–6 MeV[2], but this limitation could be explained by side-feeding effects. Such hot nuclei were formed in fusion or deep inelastic reactions. At incident energies above 40–50 MeV/u, binary dissipative collisions dominate and the quasi-projectiles reach excitation energies per nuclEon and kinetic temperatures above 10 MeV[4, 5]. The study of projectile “spectators” in reactions at several hundreds of MeV/u made it possible to reach similar excitation energies[3]. In this Aladin experiment at GSI, the temperature was obtained via the relative abundances of two isotope pairs[6]. The relation between this temperature Tr 0 and E*/A was interpreted as indicating a phase transition, with the nuclear gas regime dominating above E*/A = 10 MeV, as predicted[7]. However, a monotonic increase of the temperature with excitation energy was observed in similar conditions[8] and questions were raised about the significance of these caloric curves[9, 10, 11, 12], about the role played by the mass dependence of the decaying nucleus upon E*/A [13], as well as the strong effects of side-feeding, especially at high temperatures [14]. This point will be discussed by Xi Hong Fei at this meeting.[15].

Published
1997

159. Investigating the nuclear caloric curve with a sequential statistical model

Author

Francesca Gulminelli, D. Durand, Jean Péter, A. Siwek, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Guesnon, Sandrine

Subjects
[PHYS.NUCL] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Physics, Nuclear and High Energy Physics, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], 010308 nuclear & particles physics, Statistical model, Nuclear matter, 01 natural sciences, Caloric curve, Nuclear physics, 0103 physical sciences, Statistical physics, 010306 general physics, Nuclear Physics
Published
1997

160. Surveying the nuclear caloric curve

Author

J. Benlliure, J. Łukasik, Ph. Eudes, Bernard Borderie, E. Gerlic, V. Métivier, R. Dayras, Richard Laforest, E. De Filippo, E. Rosato, P. Ecomard, Jean Péter, D. Guinet, N. Marie, D. Gourio, P. Lautesse, J.F. Lecolley, A. Siwek, A. Ouatizerga, E. Vient, E. Plagnol, J. Colin, M.F. Rivet, D. Durand, G. Auger, C. Volant, Yu-Gang Ma, M. Stern, O. Lopez, A. Demeyer, M. Parlog, R. Brou, M. Louvel, J.L. Laville, R. Legrain, L. Lebreton, D. Cussol, Ch.O. Bacri, T. Reposeur, M. Squalli, A. Chbihi, R. Bougault, E. Bisquer, B. Tamain, F. Saint-Laurent, L. Tassan-Got, Francesca Gulminelli, A. Le Fèvre, D. Doré, J.P. Wieleczko, J.C. Steckmeyer, T. Lefort, A. Rahmani, L. Nalpas, J.L. Charvet, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire SUBATECH Nantes (SUBATECH), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Nantes (UN)-Mines Nantes (Mines Nantes), INDRA, Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Mines Nantes (Mines Nantes)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Nuclear reaction, Physics, Nuclear and High Energy Physics, education.field_of_study, Phase transition, 010308 nuclear & particles physics, Population, Nuclear Theory, Evaporation, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Kinetic energy, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Excited state, 0103 physical sciences, Atomic physics, 010306 general physics, Nucleon, education, Nuclear Experiment, Excitation, Nuclear Physics
Abstract

The 4π array INDRA was used to detect nearly all charged products emitted in Ar + Ni collisions between 52 and 95 MeV/u. The charge, mass and excitation energy E ∗ of the quasi-projectiles have been reconstructed event by event. Excitation energies up to 25 MeV per nucleon are reached. Apparent temperatures obtained from several double isotopic yield ratios Tr0 show different dependences upon E ∗ . T6Li7Li3Heα0 yields the highest values, as well as the high energy slopes Ts of the kinetic energy spectra. Two statistical models, sequential evaporation and gas in complete equilibrium, taking into account side feeding and discrete excited states population, show that the data can be explained by a steady increase of the initial temperature with excitation energy without evidence for a liquid-gas phase transition.

Published
1997

161. Dynamics and Thermodynamics with Nuclear Degrees of Freedom

Author

Philippe Chomaz, Francesca Gulminelli, Wolfgang Trautmann, Sherry Yennello, Philippe Chomaz, Francesca Gulminelli, Wolfgang Trautmann, and Sherry Yennello

Subjects
Degree of freedom--Periodicals, Nuclear physics, Nuclear energy--Periodicals, Thermodynamics--Periodicals
Abstract

The study of nuclear reaction dynamics and thermodynamics with nuclear degrees of freedom has progressed dramatically in the past 20 years, from inclusive charge distributions to exclusive isotopically resolved fragment observables and from schematic phenomenological break-up models to sophisticated quantum many-body transport theories. A coherent and quantitative understanding of reaction mechanisms and of the underlying nuclear matter equation of state is emerging from the analysis of experimental data and from the theoretical modeling of heavy ion reactions. In addition, the accumulated evidence for phenomena related to the liquid-gas phase transition of nuclear matter has triggered interdisciplinary activities and the transfer of useful methods. In the near future, the availability of radioactive beam facilities is expected to provide unique opportunities for extending our knowledge of the dynamic properties and the nuclear phase diagram towards exotic nuclear systems with important astrophysical implications. The present volume is the outcome of a community-wide review of the field of dynamics and thermodynamics with nuclear degrees of freedom which has been initiated two years ago. The achievements and the outstanding open questions are presented in 26 articles of together 61 authors and collected in six topical sections. All authors are internationally recognized experts in their fields.

Published
2006

162. Preface

Author

Philippe Chomaz, Francesca Gulminelli, Wolfgang Trautmann, and Sherry Yennello

Subjects
Nuclear and High Energy Physics, 010308 nuclear & particles physics, 0103 physical sciences, 010306 general physics, 01 natural sciences
Published
2006

163. Caloric Curves and Energy Fluctuations in the Microcanonical Liquid-Gas Phase Transition

Author

V. Duflot, Francesca Gulminelli, Ph. Chomaz, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Quantum phase transition, Physics, Phase transition, Condensed matter physics, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], 010308 nuclear & particles physics, Liquid gas, General Physics and Astronomy, Caloric theory, Thermodynamics, 24.10.Pa, 24.60.-k, 64.60.Fr, 64.70.-p, Kinetic energy, 01 natural sciences, Heat capacity, Quantum critical point, 0103 physical sciences, 010306 general physics, Excitation, Nuclear Physics
Abstract

International audience; In this paper we study a microcanonical lattice gas model with a constrained average volume. We show that the caloric curve explicitly depends on the considered transformation of the volume with the excitation energy and so does not bear direct information on the characteristics of the phase transition. Conversely, partial energy fluctuations are demonstrated to be a direct measure of the equation of state. Since the heat capacity has a negative branch in the phase transition region, the presence of abnormally large kinetic energy fluctuations is a signal of the liquid-gas phase transition.

Published
1985

164. Kinematical properties and composition of vaporizing sources: is thermodynamical equilibrium achieved ?

Author

R. Legrain, J.L. Charvet, J. Benlliure, V. Métivier, T. Lefort, A. Rahmani, L. Nalpas, Francesca Gulminelli, B. Tamain, F. Saint-Laurent, Ph. Eudes, L. Tassan-Got, P. Lautesse, Richard Laforest, Ch.O. Bacri, E. Plagnol, Jean Péter, R. Dayras, T. Reposeur, A. Ouatizerga, E. Vient, L. Lebreton, D. Cussol, E. De Filippo, J. Colin, O. Lopez, Elio Rosato, P. Ecomard, A. Chbihi, M.F. Rivet, C. Volant, M. Louvel, M. Squalli, J.F. Lecolley, D. Doré, J.P. Wieleczko, J.L. Laville, A. Le Fèvre, J.C. Steckmeyer, A. Demeyer, M. Parlog, D. Guinet, Bernard Borderie, N. Marie, D. Gourio, R. Bougault, E. Bisquer, D. Durand, G. Auger, R. Brou, Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire SUBATECH Nantes (SUBATECH), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Nantes (UN)-Mines Nantes (Mines Nantes), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Mines Nantes (Mines Nantes)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Physics, Nuclear and High Energy Physics, Range (particle radiation), 010308 nuclear & particles physics, Thermodynamics, Statistical model, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Composition (combinatorics), 7. Clean energy, 01 natural sciences, 13. Climate action, 0103 physical sciences, Thermal, Atomic number, Chemical equilibrium, 010306 general physics, Chemical composition, Excitation
Abstract

Kinematical properties and chemical composition of vaporizing sources observed in heavy-ion collisions are presented. Vaporizing sources detected with the 4π array INDRA, are defined as sources for which all detected species have atomic numbers lower than 3. The excitation energy of the sources covers a very broad range (6–28 A MeV). The occurrence of thermodynamical equilibrium is discussed by comparing the data with the results of two statistical models. The model describing a gas in thermal and chemical equilibrium reproduces rather well the data suggesting that thermodynamical equilibrium may have been reached for such sources.

165. Transient backbending behavior in the Ising model with fixed magnetization

Author

J. M. Carmona, S. Jiménez, V. Regnard, Ph. Chomaz, Jean Richert, Francesca Gulminelli, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
Physics, Equation of state, topology, Thermodynamic state, Condensed matter physics, Statistical Mechanics (cond-mat.stat-mech), equations of state, FOS: Physical sciences, 05.50.+q, 64.10.+h, 68.03.Cd, 05.70.Fh, Observable, Statistical mechanics, Thermodynamic potential, Magnetization, thermodynamics, magnetisation, Thermodynamic limit, Ising model, Statistical physics, statistical mechanics, [PHYS.COND.CM-SM]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Statistical Mechanics [cond-mat.stat-mech], Condensed Matter - Statistical Mechanics
Abstract

The physical origin of the backbendings in the equations of state of finite but not necessarily small systems is studied in the Ising model with fixed magnetization (IMFM) by means of the topological properties of the observable distributions and the analysis of the largest cluster with increasing lattice size. Looking at the convexity anomalies of the IMFM thermodynamic potential, it is shown that the order of the transition at the thermodynamic limit can be recognized in finite systems independently of the lattice size. General statistical mechanics arguments and analytical calculations suggest that the backbending in the caloric curve is a transient behaviour which should not converge to a plateau in the thermodynamic limit, while the first order transition is signalled by a discontinuity in other observables., Comment: 24 pages, 11 figures

166. From Light to Heavy Nuclear Systems, Production and Decay of Fragments Studied with Powerful Arrays

Author

Giorgio Baiocco, O. Lopez, M. Pârlog, Adriana Raduta, Zbigniew Sosin, Maurizio Bini, P. Kulig, G. Ademard, P. R. Maurenzig, R. Bougault, T. Marchi, U. Abbondanno, S. Appannababu, V. L. Kravchuk, M. Cinausero, F. Gramegna, D. Fabris, Andrea Stefanini, Eric Bonnet, Diego Gruyer, M. Bruno, Sandro Barlini, M.F. Rivet, M. Degerlier, Elio Rosato, Nicla Gelli, Luca Morelli, Tomasz Kozik, T. Twaróg, Silvia Piantelli, Simone Valdré, Francesca Gulminelli, Alessandro Olmi, G. Spadaccini, M. D'Agostino, N. Le Neindre, A.J. Kordyasz, Giovanni Casini, B. Borderie, A. Chbihi, J.D. Frankland, Giacomo Poggi, E. Vient, Gabriele Pasquali, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Physics, Nuclear physics, Radioactive ion beams, Particle decay, Excited state, General Physics and Astronomy, Nuclear force, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 7. Clean energy
Abstract

International audience; Reactions between heavy-ions at various energy regimes produce many nuclear fragments which can be populatedin highly excited states. The study of these fragments, detected at the end of their particle decay, is importantto investigate nuclear forces and structure effects. In recent years there have been many efforts to extend thesestudies towards the drip-lines, i.e. to systems far from the $\beta$-stability valley, by using accelerated radioactivebeams. The development of such infrastructures is accompanied by the development of more powerful detectorsand associated electronics, capable to identify ions with very different sizes and kinetic energies. Here we give twoexamples which show how advanced arrays can contribute to the studies on nuclear phenomena. The examplescome from the European FAZIA collaboration and from recent campaigns with the GARFIELD apparatus, thelatter in operation at the INFN Legnaro Laboratory (Italy) where the SPES RIB facility is under construction

167. Generalized definitions of phase transitions

Author

Ph. Chomaz, Francesca Gulminelli, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Statistics and Probability, Quantum phase transition, Study phase, Phase transition, Finite system, Condensed Matter Physics, Curvature, 01 natural sciences, 010305 fluids & plasmas, Bimodality, 05.70.Fh, 64.10.+h, 64.60.−i, 65.40.Gr, 0103 physical sciences, Partition (number theory), Statistical physics, [PHYS.COND.CM-SM]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Statistical Mechanics [cond-mat.stat-mech], 010306 general physics, General Theoretical Physics, Mathematics
Abstract

We define a first-order phase transition as a bimodality of the event distribution in the space of observations and we show that this is equivalent to a curvature anomaly of the thermodynamical potential and that it implies the Yang Lee behavior of the zeroes of the partition sum. Moreover, it allows to study phase transitions out of equilibrium.

169. Critical behavior in a microcanonical multifragmentation model

Author

Al. H. Raduta, Francesca Gulminelli, Ph. Chomaz, Ad. R. Raduta, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Physics, Nuclear and High Energy Physics, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], 010308 nuclear & particles physics, 0103 physical sciences, Statistical physics, 010306 general physics, 01 natural sciences

170. Digital filtering: A Common analysis for data and mean field theories

Author

Lecolley, J. F., Galichet, E., Guinet, D. C. R., Bougault, R., Francesca Gulminelli, Auger, G., Bacri, C. O., Bocage, F., Borderie, B., Brou, R., Buchet, P., Charvet, J. L., Chbihi, A., Colin, J., Cussol, D., Dayras, R., Demeyer, A., Dore, D., Durand, D., Frankland, J. D., Genouin-Duhamel, E., Gerlic, E., Lautesse, P., Laville, J. L., Lefort, T., Legrain, R., Leneindre, N., Lopez, O., Louvel, M., Maskay, A. M., Nalpas, L., Nguyen, A. D., Parlog, M., Peter, J., Plagnol, E., Rivet, M. F., Rosato, E., Saint-Laurent, F., Steckmeyer, J. C., Stern, M., Tabacaru, G., Tamain, B., Tassan-Got, L., Tirel, O., Vient, E., Volant, C., and Wieleczko, J. P.

171. Analytical mass formula and nuclear surface properties in the ETF approximation. Part II: asymmetric nuclei.

Author

François Aymard, Francesca Gulminelli, and Jérôme Margueron

Subjects
*SURFACE energy, *SKYRME model, *APPROXIMATION theory, *BINDING energy, *NUCLEAR physics
Abstract

We have recently addressed the problem of the determination of the nuclear surface energy for symmetric nuclei in the framework of the extended Thomas–Fermi (ETF) approximation using Skyrme functionals. We presently extend this formalism to the case of asymmetric nuclei and the question of the surface symmetry energy. We propose an approximate expression for the diffuseness and the surface energy. These quantities are analytically related to the parameters of the energy functional. In particular, the influence of the different equation of state parameters can be explicitly quantified. Detailed analyses of the different energy components (local/non-local, isoscalar/isovector, surface/curvature and higher order) are also performed. Our analytical solution of the ETF integral improves previous models and leads to a precision of better than 200 keV per nucleon in the determination of the nuclear binding energy for dripline nuclei. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2016
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172. Analytical mass formula and nuclear surface properties in the ETF approximation. Part I: symmetric nuclei.

Author

François Aymard, Francesca Gulminelli, and Jérôme Margueron

Subjects
*SURFACE energy, *APPROXIMATION theory, *SKYRME model, *NUCLEAR models, *PHYSICAL & theoretical chemistry
Abstract

The problem of determination of nuclear surface energy is addressed within the framework of the extended Thomas Fermi (ETF) approximation using Skyrme functionals. We propose an analytical model for the density profiles with variationally determined diffuseness parameters. In this first paper, we consider the case of symmetric nuclei. In this situation, the ETF functional can be exactly integrated, leading to an analytical formula expressing the surface energy as a function of the couplings of the energy functional. The importance of non-local terms is stressed and it is shown that they cannot be deduced simply from the local part of the functional, as it was suggested in previous works. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2016
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173. Modélisation de la croûte des (proto)étoiles à neutrons : vers une estimation contrôlée des incertitudes

Author

Carreau, Thomas, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université, Francesca Gulminelli, and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
Equation of state, Pulsar glitch, [PHYS.PHYS]Physics [physics]/Physics [physics], Equilibre statistique nucléaire, Nuclear physics, Neutron star, Nuclear statistical equilibrium, Bayesian statistics, Crystallization, Crust, Croûte, Glitch de pulsar
Abstract

The main aim of this thesis is to make realistic predictions and to investigate the sources of uncertainties in the observables of nonaccreting cold neutron stars and warm protoneutron stars, using the present day constraints provided by nuclear experiments, developments in chiral effective field theory, and astrophysical observations. A unified metamodeling approach was introduced to calculate the stellar composition and equation of state of cold nonaccreting neutron stars for any functional of nuclear matter. A Bayesian determination of the equation of state parameters was carried out, leading to realistic predictions for neutron star observables. At finite temperature, a full statistical equilibrium of ions in the crust was considered, allowing in particular for the computation of the impurity parameter. The results are compatible with constraints inferred from GW170817, and suggest that a full crustal origin of pulsar glitches should be excluded. Deviations in the crust composition from cold catalyzed matter are observed at the crystallization temperature. Results show that the contribution of impurities is nonnegligible, thus potentially having an impact on transport properties in the crust. Higher precision in the determination of high-order isovector empirical parameters through nuclear experiments or low-density effective field theory predictions, and in the experimental and/or theoretical knowledge of the surface energy at extreme isospin ratios are needed to reduce the uncertainties of crustal observables. The numerical framework developed during this thesis can be used as a basis for future studies.; L’objectif principal de cette thèse est de fournir des prédictions réalistes et d’étudier les sources d’incertitudes sur les observables des étoiles à neutrons froides isolées et des protoétoiles à neutrons chaudes, en utilisant les contraintes actuelles fournies par les expériences en physique nucléaires, les développements en théorie des perturbations chirales et les observations astrophysiques. Une approche unifiée de métamodélisation a été introduite pour calculer la composition et l’équation d’état des étoiles à neutrons froides isolées pour toute fonctionnelle de matière nucléaire. Une détermination bayésienne des paramètres de l’équation d’état a été effectuée, conduisant à des prédictions réalistes pour les observables de l’étoile. À température finie, l’équilibre statistique complet des ions dans la croûte a été considéré, permettant, entre autres, le calcul du paramètre d’impureté. Les résultats sont compatibles avec les contraintes déduites de GW170817, et tendent à indiquer que lephénomène de glitch ne peut pas uniquement tirer son origine de la physique de la croûte. Des déviations dans la composition de la croûte par rapport à la matière catalysée froide sont observées à la température de cristallisation. Les résultats montrent que la contribution des impuretés n’est pas négligeable, ce qui pourrait avoir un impact sur les propriétés de transport dans la croûte. Une plus grande précision dans la détermination des dérivées d’ordre élevé de l’énergie de symétrie dans les expériences et/ou la théorie des perturbations chirales, et dans la connaissance de l’énergie de surface à des isospins extrêmes est nécessaire pour réduire les incertitudes sur les observables de la croûte. Le cadre numérique développé au cours de cette thèse peut servir de base à des recherches futures.

Published
2020

174. Mass measurements around 78Ni and new treatment of the nuclear statistical equilibrium for the study of core-collapse supernovae

Author

Giraud, Simon, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université, François De Oliveira Santos, Francesca Gulminelli, STAR, ABES, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
Distribution de noyaux, [PHYS.PHYS]Physics [physics]/Physics [physics], Penning trap, Supernovae à effondrement de coeur, Mass measurement, Équilibre statistique nucléaire, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 78Ni, Mesure de masse, Nuclear equation of state, Core-collapse supernovae, Nuclear mass model, [PHYS.PHYS] Physics [physics]/Physics [physics], IGISOL, Nuclear statistical equilibrium, Piège de Penning, Nuclear distribution, Modèle de masse (physique nucléaire)
Abstract

The thesis sets itself in the framework of the study of core-collapse supernovae (CCSN). First, the modeling of the composition of the core of a massive star during its collapse has been investigated. To this aim, we have built a new treatment of the nuclear statistical equilibrium starting from a single-nucleus approximation equation of state (Lattimer and Swesty, LS). This allows a more realistic description of the nuclear distribution inside the core and, more specifically, to quantify the role of the nuclear masses. The distributions obtained with the original mass functional (LS) and those obtained with HFB-24 and DZ10 mass models have been compared for several thermodynamic conditions of a typical CCSN trajectory. The differences in the composition could lead up to ∼25% deviations in the electron-capture rate, thus showing the need to identify a proper mass model to use in CCSN simulations. Therefore, we performed high precision mass measurements in the nuclear mass region of interest, via a double Penning trap at the IGISOL facility (Jyväskylä, Finland). Five new mass excess were determined for the following nuclei : 69m,70Co, 74,75Ni and 76mCu. The precision has been improved for five others : 67Fe, 69Co, 76,78Cu and 79mZn. Finally, we have confirmed the values obtained by recent studies for 77Cu and 79Zn. The experimental values of the nuclear gaps for Z=28 and N=50 have been compared with the results predicted by DZ10 and HFB-24. The latter model better reproduces the evolution of these gaps. Therefore, HFB-24 was used in our new statistical treatment, that we implemented in an existing CCSN hydrodynamical simulation. We have observed a moderated impact of the mass model on the composition of the collapsing core. Moreover, we found that the differences in composition have small effect on the collapse dynamics, which appears to be more sensitive to the electron-capture model. Further studies should thus focus on this parameter., La thèse porte sur l’étude des supernovae à effondrement de coeur (CCSN). D’abord, nous avons cherché à modéliser la composition du coeur de l’étoile massive lors de son effondrement. Nous avons élaboré un nouveau traitement de l’équilibre statistique nucléaire à partir d’une équation d’état basée sur l’approximation de noyau unique (Lattimer et Swesty, LS). Cela permet d’obtenir une description plus réaliste de la distribution des noyaux constitutifs du coeur et de quantifier plus spécifiquement le rôle des masses nucléaires. Les distributions obtenues avec la fonctionnelle de masse originelle (LS) et celles obtenues à partir des modèles de masse tels que HFB-24 et DZ10 ont été comparées pour plusieurs conditions thermodynamiques d’une trajectoire typique de CCSN. Les différences de composition pouvant conduire à des déviations sur le taux de capture électronique allant jusqu’à ∼25%, il est apparu important de définir un modèle de masse réaliste à utiliser pour la simulation de CCSN. Pour cela, nous avons réalisé des mesures de masse de précision dans la région d’intérêt, avec un double piège de Penning auprès de l’installation IGISOL (située à Jyväskylä, Finlande). Cinq nouveaux excès de masse ont été déterminés pour les noyaux suivants : 69m,70Co, 74,75Ni et 76mCu. La précision a été améliorée pour cinq autres : 67Fe, 69Co, 76,78Cu, 79mZn. Enfin, nous avons confirmé les valeurs obtenues par des études récentes pour le 77Cu et le 79Zn. Dès lors, les valeurs expérimentales des gaps nucléaires Z=28 et N=50 ont été comparées aux résultats prédits par DZ10 et HFB-24. Ce dernier modèle reproduit mieux l’évolution des gaps en question. De fait, HFB-24 a été utilisé dans notre nouveau traitement statistique, que nous avons implémenté dans une simulation hydrodynamique existante de CCSN. Au final, nous avons observé un impact modéré du modèle de masse sur la composition du coeur en effondrement. Par ailleurs, nous avons montré que ces différences de composition ont peu d’effet sur la dynamique d’effondrement, celle-ci semble plus affectée par le taux de capture électronique. Les études futures devraient se focaliser plutôt sur ce paramètre.

Published
2019

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