Chiralité dans les noyaux ¹³⁶Nd et ¹³⁵Nd

Chirality in the ¹³⁶Nd and ¹³⁵Nd nuclei

• Auteur / Autrice : Bingfeng Lv
• Direction : Costel Petrache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et réactions nucléaires
• Date : Soutenance le 11/10/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (Orsay, Essonne ; 1998-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Amel Korichi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Costel Petrache, Amel Korichi, Elena Lawrie, Nadine Redon, Zhong Liu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elena Lawrie, Nadine Redon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Haut spin

Isomérie

Chiralité (physique)

Spectroscopie nucléaire

Mots clés libres

Spectroscopie nucléaire

États de hauts spins

Isomères

Triaxialité

Chiralité

Nuclear spectroscopy

High-spin states

Isomers

Triaxiality

Chirality

Résumé

Le mode d’excitation collective exotique appelé chiralité a été étudié et des isomères de longue durée de vie ont été recherchés dans les noyaux ¹³⁶Nd et ¹³⁵Nd. Cinq paires de bandes Δ I=1 presque dégénérées et de même parité ont été identifiées à des spins élevés dans ¹³⁶Nd Les bandes observées ont été étudiées en utilisant la théorie de la fonctionnelle de densité covariante contrainte et rotation autour d'une axe incliné, et par un nouveau modèle de rotor plus particules développé pour décrire le couplage de particules dans quatre couches j à un rotor triaxial. Les propriétés de ces bandes doublet sont en bon accord avec les résultats des calculs théoriques. Par conséquent, l'existence de bandes chirales multiples (MχD) dans le noyau ¹³⁶Nd a été établie. Il s'agit de la première preuve expérimentale de l'existence de bandes chirales dans des noyaux pairs. Les cinq paires de bandes chirales constituent le plus grand ensablé de bandes chirales observé jusqu'à présent dans un seul noyau. De plus, le schéma de niveaux de ¹³⁶Nd a été considérablement étendu aux spins bas, moyens et très élevés. Les configurations possibles de toutes les bandes rotationnelles ont été attribuées á l'aide du modèle Nilsson-Strutinsky en rotation. La structure de ¹³⁶Nd a été clarifiée et les divers types d'excitations uni-particule et collectives ont été bien compris. Une nouvelle paire de bandes chirales á parité positive a été identifiée dans. Les caractéristiques des bandes soutiennent leur interprétation en termes de bandes chirales. Des bandes chirales à parité négative ayant été identifiées précédemment, la présence de multiple bandes chirales dans ¹³⁵Nd est ainsi établie. Les bandes chirales observées ont été étudiées en utilisant la théorie avec fonctionnelle de densité covariante contrainte et avec le modèle rotor plus particules; elles reproduisent fidèlement les données expérimentales, confirmant ainsi le phénomène MχD dans ce noyau. Les bandes chirales nouvellement observées dans ¹³⁵Nd représentent une étape importante dans la confirmation de l'existence du phénomène MχD dans les noyaux. La recherche d'états isométriques à longue durée de vie dans ¹³⁵Nd et ¹³⁶Nd a été aussi effectuée, mais n'a pas permis d'identifier de nouveaux isomères. Cependant, nous avons pu confirmer la présence des isomères déjà identifiés dans les noyaux ¹³⁸Nd, ¹³⁴Ce, ¹³⁶Pr, et ¹³⁷Pr dans nos données.

The exotic collective excitation mode called chirality has been investigated and long-lived isomers have been searched for in the ¹³⁶Nd and ¹³⁵Nd nuclei. Five pairs of nearly degenerate Δ I=1 bands with the same parity have been identified at high spins in ¹³⁶Nd. The observed bands were investigated by the constrained and tilted axis cranking covariant density functional theory and a new developed four single-j shells particle-rotor model. It was found that the properties of these doublet bands are in good agreement with results of the model calculations. Therefore, the multiple chiral doublets (MχD) phenomenon in the nucleus ¹³⁶Nd was confirmed. This was the first experimental evidence for the MχD bands in even-even nuclei. The five pairs of chiral doublet bands is the largest observed in a single nucleus until now. In addition, the level scheme of the ¹³⁶Nd has been extended significantly at low, medium, and very high spins. Possible configurations of all rotational bands have been assigned by using the cranked Nilsson-Strutinsky model. The band structure of ¹³⁶Nd was clarified and the various types of single-particle and collective excitations were well understood. A new pair of positive-parity chiral doublet bands has been identified in ¹³⁵Nd. The characteristics of the doublet bands support the chiral interpretation. Together with the previously reported negative-parity chiral doublet bands show the presence of MχD bands in ¹³⁵Nd. The observed doublet bands were compared with constrained covariant density functional theory and particle-rotor model calculations which nicely reproduce the experimental data, confirming the MχD phenomenon in this nucleus. The newly observed MχD bands in ¹³⁵Nd represent an important milestone in supporting the existence of MχD in nuclei. The search for long-lived isomeric states in ¹³⁵Nd and ¹³⁶Nd has also been performed. This did not lead to the identification of new isomers, but we could confirm the existence of the previously reported isomers in the nuclei ¹³⁸Nd, ¹³⁴Ce, ¹³⁶Pr, and ¹³⁷Pr in our data.