Estructura nuclear e interacciones electrodébiles

Transcripción

1 IV Curso de Iniciación a la Investigación en Estructura de la Materia IEM,CSIC Física Nuclear Teórica P. Sarriguren, E. Garrido, O. Moreno, R. de Diego, C. Romero Estructura nuclear e interacciones electrodébiles

2 Estructura nuclear e interacciones electrodébiles Dispersión de electrones por núcleos Formalismo de Dispersión y Estructura Nuclear Distribuciones de carga y corriente Factores de forma en núcleos exóticos Desintegración beta y sus implicaciones en otras áreas Estructura nuclear: Desintegración de núcleos exóticos Astrofísica nuclear: Nucleosíntesis y fenómenos explosivos Tests del Modelo Standard: Doble desintegración beta Métodos de campo medio autoconsistente aplicados a distintos problemas de Física Nuclear α HF deformado + Pairing BCS + Fuerzas residuales QRPA Técnicas de tres cuerpos. Núcleos con halo (E. Garrido)

3 Física Nuclear y Núcleos Exóticos Límites de aplicabilidad de los modelos existentes Identificar el origen de las discrepancias Introducir nuevos ingredientes 300 núcleos estables 3000 conocidos 4000 por explorar β + α β protones Masa conocida Vida media conocida Nada conocido neutrones

4 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

5 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

6 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

7 Dispersión de electrones y estructura nuclear Ventajas de la dispersión de electrones por núcleos QED α=1/137 q μ2 =q 2 -w 2 >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 real : GSI, Riken Colisión de haces de electrones con haces de iones radioactivos

8 Núcleos exóticos : Dispersión de electrones: Factores de forma 6 He Sn Halos Ni Kr 82 Variación con isospin Skins. Densidades p y n diferentes Efecto Coulombiano

9 Desintegración β: Estructura nuclear: Deformación Intensidad de Gamow-Teller: Teoría y Experimento oblate oblate prolate prolate 74 Kr 76 Sr oblate oblate prolate prolate

10 Desintegración β: Estructura nuclear: Deformación sph obl prol Predicción prol 186 Pb obl sph

11 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 Sistemas binarios: estrella neutrones-gigante roja SUPERNOVA Colapso gravitatorio implosión-explosión

12 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 ) Tc (43) Mo (42) Nb (41) Zr (40) Y (39) Sr (38) Rb (37) Kr (36) Br (35) Se (34) As (33) Ge (32) Ga (31) Ag (47) Pd (46) Rh (45) Ru (44) Vidas medias: Teoría y experimento

13 Doble desintegración beta: Test del Modelo Standard Uno de los procesos más raros que ocurren en la naturaleza T ~ 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 48 Ca 76 Ge 82 Se 96 Zr 100 Mo 116 Cd 128 Te 130 Te 150 Nd (T ~ años) 0ν : No conservación del número leptónico. Prohibido en el SM. ν emitido es absorbido : Partícula de Majorana masiva. (T ( 76 Ge) > años)

14 Doble desintegración beta : Deformación Descripción de la estructura nuclear involucrada en el proceso

15 Estructura Nuclear Tests del Modelo Standard Astrofísica Nuclear Desintegración p y 2p Pairing pn Halos 50 Procesos rp Tests CVC, CKM Transiciones Fermi superpermitidas en N=Z 50 Procesos r Doble desintegración β Skins Predicción masas fuera estabilidad 126 Elementos superpesados Nueva estructura de capas Posición de las driplines Violación de paridad