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synthèse des noyaux super-lourds

synthèse des noyaux super-lourds 261 2 Bh Court K. Mo (RIKE 2008/ Rf 257 258 2 Db 258 259 2 Sg 259 260 2 2 Hs Mt Ds Rg 112 113 114 115 116 117 118 119 120

synthèse des noyaux super-lourds

KEWPIE 2 Code statistique pouvant calculer des probabilités inférieures à 10 -12 en quelques secondes Code dynamique pouvant calculer des temps de fission très longs (supérieurs à 10 -18 s) -> donne des contraintes fortes sur Eshell A. Marchix, thèse Université de Caen, 2007 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Principales caractéristiques

synthèse des noyaux super-lourds Difficile à distinguer expérimentalement Forum théorie IN 2 P 3 2009 Réaction

C. Sahm et al. , Nucl. Phys. A 441 (1985) 316 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Experimental fusion hindrance

Shematic view of the fusion process 液滴能 库仑能 48 Ca+238 U RB=14. 14 fm RC=11. 86 fm RLB=9. 5 fm RC RLB RB R Can we probe separately : • The fusion barriers • Dissipation Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds V

Modèles Coupled channels Les codes « Coupled channels » peuvent reproduire de façon très précise les sections efficaces de fusion Limitations: synthèse des noyaux super-lourds Voir N. Rowley et al. , Phys. Lett. B 632 (2006) 243 Pour des ions très lourds, il y a des problèmes numériques Une approche purement quantique ne permet pas de connaître les conditions initiales de la deuxième étape de la fusion. Projet: Développer un modèle « coupled channels » semiclassique Forum théorie IN 2 P 3 2009

Caractérisation de la stabilité des éléments super-lourds par leur temps de vie Prédictions de stabilité (barrière de fission des noyaux) Z = 124 A = 312 Au moins 12 % de noyaux avec temps de vie plus longs que 10 -18 s Z = 120 A = 296 Au moins 10 % de noyaux avec temps de vie plus longs que 10 -18 s Z = 114 A = 282 Pas de noyaux (nombre inférieur au seuil de sensibilité) avec temps de vie plus longs que 10 -18 s Le maximum de stabilité n’est pas à l’endroit prédit par ce modèle Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds D’après P. MÖLLER et al. , At. Dat. And Nucl. Dat. Tab. 59 (1995) 185 Mesures au GANIL par la technique d’ombre dans les monocristaux Recherche du maximum de stabilité: noyaux doublement magiques? La technique d’ombre dans les monocristaux ne permet pas cette recherche (nécessite cristaux quasi-parfaits) ⇒ Utilisation de l’horloge atomique pour mesurer les temps de fission

Collaboration : synthèse des noyaux super-lourds RCNP, Osaka: Yasuhisa Abe Huzhou Teachers’ College: GANIL, Caen D. B. Bülent Yilmaz Université d'Oumelbouaghi Caiwan Shen Ankara university: Aissaoui Ziar Forum théorie IN 2 P 3 2009

Zhao-Qing Feng Institute of Modern Physics, Lanzhou, Chine 16 publications relatives à la problématique Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Le candidat

Swiatecki et al, PRC 71 (2005) 014602 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Theoretical fusion hindrance

KEWPIE 2 Specificity synthèse des noyaux super-lourds It is not a Monte-Carlo code to calculate very low probabilities It is based on a discretisation in bins of the energy spectra: Forum théorie IN 2 P 3 2009

KEWPIE 2 Shell correction energy -> correction factor Damping Energy Originally, Ed=18. 5 Me. V Reduced friction A. Marchix, Y. Abe and D. B. , in preparation =2. 1021 s-1 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Free parameters

KEWPIE 2 Results Hot fusion (Z=112, 114, 116) E E/2 Cold fusion Z 108 110 111 112 113 f 0. 3 0. 2 0. 15 0. 1 Can we trust the fusion cross section ? A. Marchix, Ph. D thesis, Caen University 2007 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds

Direct evidence for long times First set of data (2003) 238 U + Ni Z=120 direct evidence for long fission times Second set of data (2005) 238 U + Ge Z=124 direct evidence Quasi-elastic (target) M. Morjean et al, Eur. Phys. J. D 45 (2007) 27 & PRL (2008) Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds for long fission times 208 Pb + Ge Z=114 No hint for long lifetimes

Solving Bateman equations: Bn=6 Me. V & Bf constant along the chain Simple analytical solution Bf=Bn David Wilgenbus, Master report, GANIL 1998, unpublished Forum théorie IN 2 P 3 2009 Fission vs neutron evaporation Fission time Pre-scission neutrons synthèse des noyaux super-lourds Toy model

synthèse des noyaux super-lourds Bf=Bn/5 Forum théorie IN 2 P 3 2009 Toy model Fission time distribution Bf=Bn/2 Bf=Bn

Fission time of Uranium Bateman equations are discretized and solved numerically Data are obtained from crystal blocking techniques synthèse des noyaux super-lourds F. Goldenbaum et al, PRL 82 (1999) 5012 Below 50 Me. V, asymmetric fission was observed Forum théorie IN 2 P 3 2009

Fission time distribution of Z=124 Only neutrons evaporation Z=114 Z=120 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Z=124

Potentials with structure In order to understand the consequences of the potential structure beyond the saddle point two potential shapes has been considered. single-bump shape Some possible double-bump (isomeric) shapes Bf optimizes fission time: 2 barriers≈3 x 1 barrier Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Single-bump shape

Toy model with a double well We solve numerically the Langevin equation including neutron evaporation We add a Monte-Carlo evaporation scheme using Weisskopf formula Ed=∞ = 2 x 1021 s-1, E* = 70 Me. V, M = A/4, Bn = 6 Me. V Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds

Partial conclusions The results of the crystal blocking experiments means that there are some elements with a large fission barrier in the chain What about Møller & Nix’s table for the SHE? synthèse des noyaux super-lourds Isomeric structure could enlarge the fission time: Z=114: no contradiction Z=120 & Z=124: problems Important for actinides Not for SHE ? We cannot exclude other phenomena such as: the reduced friction that might not be constant a fission barrier growing with excitation energy (pairing effect) Forum théorie IN 2 P 3 2009

Dissipative barriers synthèse des noyaux super-lourds The fusion process can be approximated as the diffusion over a simple parabolic barrier Effective barrier to have half of the particles to over pass the saddle Y. Abe, D. B. , B. G. Giraud and T. Wada, Phys. Rev. E 61, 1125 (2000) D. B. , Y. Abe and JD Bao, Eur. Phys. J. A 18, 627 (2003) Forum théorie IN 2 P 3 2009

Generalized Langevin Equation Three regimes : 1. 2. 3. small : like markovian with a reduced friction average : oscillations appear large : friction vanishes D. B. , Y. Lallouet, J. Stat. Phys. 125 (2006) 477 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Non-Markovian effects

Conclusions Challenge on the fission barriers The fusion hindrance give some constraints on the fusion barriers synthèse des noyaux super-lourds How to explain the long fission times observed ? The neck is a key parameter For symmetric systems, ok For asymmetric systems, under progress Dissipation remains to assessed by other means Thank you for your attention Forum théorie IN 2 P 3 2009

Characteristics of fragments detected at 20 deg with 60 ≤ Z 1 ≤ 85 (U + Ni) Reaction time longer than 10 -18 s for at least 10% of the events Z 1 + Z 2 = 120 Very low intermediate mass fragment multiplicity synthèse des noyaux super-lourds (MIMF ≈ 4 10 -3, as detected by INDRA) Light charged particle multiplicity ≈ 7 10 -2 , as Kinematics in good agreement with expectation for fission fragments Kinetic energy in agreement with Viola systematics Forum théorie IN 2 P 3 2009 detected by INDRA

FTHFB calculations, Laget’s thesis, Orsay 2007 Forum théorie IN 2 P 3 2009 synthèse des noyaux super-lourds Fission barrier as a function of temperature

Potentials with structure NLRT formalism Master equations synthèse des noyaux super-lourds Analytical formula: We use Kramers’ rate to jump over the potential barriers T<B, any A. N. Malakhov, Chaos 7, 488 (1997) >>2 , any T NLRT. k = 3. 2 fis = r+3. k Y. Lallouet, private communication Forum théorie IN 2 P 3 2009