Estructura nuclear e interacciones electrodébiles

VI Curso de Iniciación a la Investigación en
Estructura de la Materia
IEM,CSIC
Física Nuclear Teórica
P. Sarriguren, E. Garrido,
J. Rodríguez-Vignote,
O. Moreno, R. de Diego, C. Romero
Estructura nuclear
e interacciones electrodébiles
Estructura nuclear e interacciones electrodébiles
Dispersión de electrones por núcleos
¾ Formalismo de Dispersión y Estructura Nuclear
¾ Distribuciones de carga y corriente
¾ Factores de forma en núcleos exóticos
Desintegración beta y sus implicaciones en otras áreas
¾ Estructura nuclear: Desintegración de núcleos exóticos
¾ Astrofísica nuclear: Nucleosíntesis y fenómenos explosivos
¾ Tests del Modelo Standard: Doble desintegración beta
Métodos de campo medio autoconsistente aplicados a distintos
α
problemas de Física Nuclear
HF deformado + Pairing BCS + Fuerzas residuales QRPA
Técnicas de tres cuerpos. Núcleos con halo (E. Garrido)
Física Nuclear y Núcleos Exóticos
Límites de aplicabilidad de los modelos existentes
Identificar el origen de las discrepancias
Introducir nuevos ingredientes
300 núcleos estables
α
3000 conocidos
4000 por explorar
β+
β−
Masa conocida
Vida media conocida
Nada conocido
protones
neutrones
Núcleos exóticos : Estructura nuclear
Aparecen nuevos fenómenos inesperados y se cuestionan conocimientos
bien establecidos en núcleos estables
Estructura de capas
Valle de
estabilidad
Superficie
difusa
Oscilador
armónico
Fragilidad números mágicos
Ordenamiento de capas
Núcleos exóticos : Estructura nuclear
Aparecen nuevos fenómenos inesperados y se cuestionan conocimientos
bien establecidos en núcleos estables
Estructura de capas
Valle de
estabilidad
Superficie
difusa
Oscilador
armónico
Fragilidad números mágicos
Ordenamiento de capas
Núcleos con halo
Núcleos exóticos : Estructura nuclear
Aparecen nuevos fenómenos inesperados y se cuestionan conocimientos
bien establecidos en núcleos estables
Estructura de capas
Masas conocidas
Valle de
estabilidad
Superficie
difusa
Oscilador
armónico
Fragilidad números mágicos
Ordenamiento de capas
Núcleos con halo
Extrapolaciones a regiones
desconocidas son discrepantes
Dispersión de electrones y estructura nuclear
Ventajas de la dispersión de electrones por núcleos
y QED
y α=1/137
y qμ2=q2-w2>0
Dispersión de electrones
Densidades electromagnéticas nucleares
Contrastar modelos de estructura nuclear
Formalismo de dispersión y Estructura nuclear
Elástico: Radios de carga
Inelástico: Excitaciones nucleares
Cuasielástico: Distribuciones de momento
Posibilidad
Posibilidad real
real :: GSI,
GSI, Riken
Riken
Colisión
Colisión de
de haces
haces de
de electrones
electrones con
con haces
haces de
de iones
iones radioactivos
radioactivos
Núcleos exóticos : Dispersión de electrones: Factores de forma
6He
82
126
50
Sn
Halos
Kr
Ni
28
20
50
8
2
20
2 8
82
28
Variación con isospin
Skins. Densidades p y n diferentes
Efecto Coulombiano
Desintegración β: Estructura nuclear: Deformación
Intensidad
Intensidad de
de Gamow-Teller:
Gamow-Teller:
Teoría
Teoría yy Experimento
Experimento
oblate
oblate
prolate
prolate
76Sr
74Kr
oblate
oblate
prolate
prolate
Desintegración β: Estructura nuclear: Deformación
sph
obl
prol
Predicción
prol
obl
186Pb
sph
Núcleos exóticos : Astrofísica nuclear
Astrofísica Nuclear : Generación de energía y Nucleosíntesis
en los medios estelares
Las reacciones nucleares son conocidas sólo cualitativamente:
extrapolaciones de datos y modelos teóricos
Fenómenos explosivos: Núcleos exóticos desempeñan un papel relevante
escenarios
X-RAY BURSTS
SUPERNOVA
Sistemas binarios: estrella
neutrones-gigante roja
Colapso gravitatorio
implosión-explosión
Núcleos exóticos : Astrofísica nuclear : Procesos rp
Mecanismo para entender nucleosíntesis de núcleos pesados ricos en p
Escenarios violentos: alta ρ y T : X-ray bursts
Reacciones de captura protónica (p,γ)
son órdenes de
magnitud más rápidas que las de desintegración β+
con
las que compiten
Cuando la captura protónica no es posible el proceso debe esperar a
que una lenta desintegración β ocurra (
WAITING POINTS )
Vidas medias: Teoría y experimento
Ag (47)
Pd (46)
Rh (45)
Ru (44)
5
5758
Tc (43)
Mo (42)
Nb (41)
Zr (40)
Y (39)
Sr (38)
Rb (37)
Kr (36)
Br (35)
Se (34)
45464748
As (33)
Ge (32)
424344
Ga (31)
272829303132333435363738394041
56
5455
53
5152
4950
Doble desintegración beta: Test del Modelo Standard
Uno de los procesos más raros que ocurren en la naturaleza T ~ 1020 años
2 modos de desintegración
(A,Z) (A,Z+2)+2e-+2ν
(A,Z) (A,Z+2)+2e-
2ν : 2 desintegraciones β sucesivas con estados intermedios virtuales.
Observado en
48Ca 76Ge 82Se 96Zr 100Mo 116Cd 128Te 130Te 150Nd
(T ~ 1019-1021 años)
0ν : No conservación del número leptónico. Prohibido en el SM.
ν emitido es absorbido : Partícula de Majorana masiva.
(T (76Ge) > 1025 años)
Doble desintegración beta : Deformación
Descripción de la estructura nuclear involucrada en el proceso
Física Nuclear con núcleos exóticos
Estructura Nuclear
Tests del Modelo Standard
Astrofísica Nuclear
Triple coexistencia de forma
Elementos
superpesados
Tests CVC, CKM
Transiciones Fermi en N=Z
Desintegración
p y 2p
p )
r50
s
so rsts
e
u
oc
Pr ray b
(X
Supernovas
Pairing pn
28
50
8
20
2 8
et
b
n
ció
a
r
eg
i nt
s
de
e
bl
r
Do
os
s
e
oc
r
82
P
Aplicaciones
a
126
Violación de paridad
Nueva estructura de capas
Skins
20
2
82
28
Halos
Posición de las driplines
Predicción masas fuera estabilidad