Study of the structure of exotic semi-magic nuclei within the genralized seniority scheme
Etude de la structure des noyaux exotiques semi-magiques en séniorité généralisée
Résumé
The experimental results on nuclei far from the valley of stability constitute a severe test of currently accepted models of nucler structure. Specifically, the discovery of new magic numbers has put into question the conventional choices that are made to define the valence space of the nuclear shell model. The approach followed in this thesis to elucidate this proble is based on the nuclear pairing property and allows the reduction of the dimensionality of the shel-model configuration-space. The net result is that, as a result of the ensuing genralized-seniority truncation, larger valence spaces can be treated in a shell-model approcah. Nevertheless, the approximation is valid for semi-magic nuclei only. Extensive comparisons of generlized-seniority calculations with results from analytical models or with exact shell-model calculations are carried out to test the quality and limitations of the truncation. Applications to nuclei of current interest are considered and, specifically, two series of nuclei are studied: - The nickel isotopes. To have a full description of excitations in these nuclei, the 0f1p0g9/2 valence space is considered. This choice is validated by the study of known stable isotopes and calculations are subsequently extended to the neutron rich side to study the N=40 sub-shell effect. - The N=82 isotones. The size of the valence space is varied and the influence of its size on the half-life of these isotones of astrophysical interest is studied. The results demonstrate the usefulness of the choice of a proper criterion for a shell-model truncation and also how symmetry principles can guide this choice.
L'étude expérimentale de noyaux de plus en plus riche (ou pauvres) en neutrons met à rude épreuve les modèles de structure nucléaire. Ainsi, la découverte de nouveaux nombres magiques pose le problème de la définition de l'espace-modèle dans les calculs de modèle en couches. L'approche suivie consiste à utiliser les propriétés d'appariement des nucléons pour diminuer les dimensions de l'espace des configurations utilisé dans le modèle en couches. Cette approche, dite de séniorité généralisée, nous permet d'agrandir les espaces de valence tout en gardant les dimensions des matrices accessibles à une digonalisation numérique. Elle n'est toutefois valable qu'aux alentours de noyaux semi-magiques. Un ensemble de comparaisons de nos résultats à des calculs analytiques puis à des calculs de type modèle en couche complet, dans des espaces où ils étaient réalisables, nous a permis d'apprécier la qualité de notre approximation. Une explication de notre approche à des problèmes théoriques d'actualité a ensuite été réalisée. Deux séries de noyaux se prêtaient particulièrement bien à cette application : les isotopes du nickel. Afin de tenir compte des excitations décrites dans d'autres études comme extérieures à l'espace-modèle, nous avons considéré l'espace 0f1p0g9/2. Nous avons validé ce choix sur les isotope les plus stables avant d'étudier la fermeture de la sous-couche N = 40. Les isotones de 82 neutrons.