Academic literature on the topic 'Spin isobarique'

Les excitations d'échange de charge dans les noyaux constituent l'un des sujets importants et actuels en physique nucléaire et en astrophysique. En principe, une connaissance systématique de l'évolution du comportement de ces excitations à travers la table des éléments fournirait des informations directes sur les propriétés en spin et isospin de l'interaction entre nucléons dans le milieu nucléaire, et sur l'équation d'état de la matière nucléaire. Par ailleurs, une quantité d'importance essentielle pour la structure des noyaux, l'épaisseur de la peau de neutrons, peut être déterminée par la règle de somme de la résonance spin-dipolaire (RSD) ou par la séparation en énergie entre l'état isobarique analogue (ElA) et la résonance de Gamow-Teller (RGT). Plus généralement, les excitations d'échange de charge permettent d'aborder des probèmes d'inérêt général tels que l'étude de l'évolution des étoiles à neutrons et des supernovae, la décroissance des noyaux le long du processus r dans la nucléosynthèse stellaire, ou les interactions neutrino-noyau. Elles jouent aussi un rôle essentiel pour extraire la valeur de l'élément Vud de la matrice de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa par le biais de la réaction de décroissance β super-permise 0 +→ 0+ dans les noyaux. Pour toutes ces raisons, il est important de d'evelopper des théories microscopiques des excitations d'échange de charge, et ceci constitue la principale motivation de notre recherche. Dans ce travail, nous établissons le formalisme et les méthodes numériques pour d' ecrire les excitations d'échange de charge dans le cadre de la Random Phase Approximation (RPA) self-consistante construite sur l'approximation de Hartree-Fock relativiste (RHF). Un test important de précision numérique est réalisé sur l'état isobarique analogue. La méthode est ensuite utilisée pour mener des applications numériques réalistes sur un certain nombre de questions physiques : les résonances de spin-isospin dans les noyaux proches des noyaux magiques, les corrections dûes aux mélanges d'isospin dans les transitions β super-permises, les interactions neutrino-noyau dans les voies de courants chargés. Pour les deux modes importants de spin-isospin que sont la RGT et la RSD nous trouvons qu'un excellent accord avec l'expérience est obtenu sans aucun réajustement des paramètres du modèle. De plus, les termes d'échange de l'interaction induite par les mésons isoscalaires jouent un rôle essentiel dans les excitations de spin-isospin, à la différence de la RPA construite sur l'approximation de Hartree relativiste. En ce qui concerne notre étude des transitions β 0+ → 0+ super-permises, l'une des conclusions est que les corrections δc dues aux violations de la symétrie d'isospin dépendent sensiblement du champ moyen d'échange produit par les interactions coulombiennes, mais ne changent pas sensiblement avec le modèle de Lagrangien utilisé. Nous utilisons ces valeurs de δc pour déduire des plus récentes valeurs expérimentales de ft dans les noyaux T = 1, et en tenant compte des corrections radiatives, les valeurs de Ft "indépendantes de noyaux". Nous obtenons ainsi des valeurs de l'élément de matrice ıVudı de Cabbibo-Kobayashi-Maskawa en bon accord avec les valeurs déduites des décroissances neutronique et pionique, et les transitions dans les noyaux miroirs, tandis que la somme des carrés des éléments de la première ligne dévie légèrement de la condition d'unitarité. Nous avons également utilisé nos fonctions d'onde RPA pour évaluer les amplitudes de transition correspondant à l'interaction faible lepton-hadron sous la forme standard courant-courant. Ainsi, les processus faibles semi-leptoniques tels que les réactions neutrino-noyau, capture leptonique chargée, désintégration β , peuvent être étudiés. Nos premières applications concernent la réaction 16 O(Ve , e - ) 16 F pour laquelle nous comparons nos prédictions avec celles d'autres auteurs. Dans la discussion des résultats nous nous efforçons en particulier de clarifier l'influence appréciable des différentes prescriptions que l'on peut adopter pour le choix de la constante de couplage vecteur axiale et l'inclusion ou non des états excités de basse énergie dans le noyau final<br>Nowadays, charge-exchange excitations in nuclei become one of the central topics in nuclear physics and astrophysics. Basically, a systematic pattern of the energy and collectivity of these excitations could provide direct information on the spin and isospin properties of the in-medium nuclear interaction, and the equation of state of asymmetric nuclear matter. Furthermore, a basic and critical quantity in nuclear structure, neutron skin thickness, can be determined indirectly by the sum rule of spin-dipole resonances (SOR) or the excitation energy spacing between the isobaric analog states (lAS) and Gamow-Teller resonances (GTR). More generally, charge-exchange excitations allow one to attack other kinds of problems outside the realm of nuclear structure, like the description of neutron star and supernova evolutions, the β-decay of nuclei which lie on the r-process path of stellar nucleosynthesis, and the neutrino-nucleus cross sections. They also play an essential role in extracting the value of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix element Vud via the nuclear 0+→ 0 + superallowed Fermi β decays. For all these reasons, it is important to develop the microscopic theories of charge-exchange excitations and it is the main motivation of the present work. Ln this work, a fully self-consistent charge-exchange relativistic random phase approximation (RPA) based on the relativistic Hartree-Fock (RHF) approach is established. Its self-consistency is verified by the so-called lAS check. This approach is then applied to investigate the nuclear spin-isospin resonances, isospin symmetry-breaking corrections for the superallowed β decays, and the charged-current neutrino-nucleus cross sections. For two important spin-isospin resonances, GTR and SOR, it is shown that a very satisfactory agreement with the experimental data can be obtained without any readjustment of the energy functional. Furthermore, the isoscalar mesons are found to play an essential role in spin-isospin resonances via the exchange terms, which leads to a profound effect in the nuclear isovector properties, e. G. , the density dependence of the symmetry energy in nuclear matter. Ln the investigation of the isospin symmetry-breaking corrections for the superallowed β decays, it is found that the corrections δc are sensitive to the proper treatments of the Coulomb mean field, but not so much to specific effective interactions. With these corrections δc, the nucleus-independent Ft values are obtained in combination with the experimental ft values in the most recent survey and the improved radiative corrections. The values of Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix element IVudI thus obtained weil agree with those obtained in neutron decay, pion decay, and nuclear mirror transitions, while the sum of squared top-row elements somehow deviates from the unitarity condition. Expressing the weak lepton-hadron interaction in the standard current-current form, the relevant transitions from the nuclear ground state to the excited states are calculated with RHF+RPA approach. Ln this way, the semileptonic weak interaction processes, e. G. , neutrino reactions, charged- lepton capture, β-decays, can be investigated microscopically and self-consistently. First illustrative calculations of the inclusive neutrino-nucleus cross section are performed for the 16 O(Ve ,e-)16 F reaction, and a good agreement with the previous theoretical studies is obtained. The main effort is dedicated to discussing the substantial influence of different recipes for the axial vector coupling strength and the theoretical low-Iying excited states of the daughter nucleus

Cette thèse traite des systèmes de Hall quantiques en deux dimensions, dans lesquels les électrons peuvent porter plusieurs degrés de liberté discrets différents. Le ferromagnétisme de Hall quantique fournit une manière de traiter ces degrés de liberté électroniques comme des spins et isospins effectifs des électrons. Les différentes phases du système correspondent alors à différents ordres de spin ou d'isospin. En exploitant cette analogie, nous explorons différents aspects des systèmes bi-dimensionnels dans le régime de Hall quantique en étudiant la structure correspondante des spins et isospins. Ce travail consiste en trois parties qui analysent différents matériaux bi-dimensionnels dans le régime de l'effet Hall quantique. Dans chaque projet, nous utilisons la théorie de Hartree-Fock pour étudier le système à plusieurs composantes de spin et d'isospin dans l'approximation de champ moyen. Toutes nos considérations sont directement stimulées par des résultats expérimentaux. Notre motivation principale est d'obtenir une compréhension plus profonde des processus physiques et des mécanismes qui déterminent les propriétés des matériaux à partir d'investigations exclusivement théoriques de modèles abstraits. Nous espérons que cela permettra par la suite de tirer des conclusions sur les expériences, de donner des explications aux phénomènes observés ainsi que de donner des perspectives pour des investigations futures<br>The present thesis deals with two-dimensional quantum Hall systems in which the electrons may be endowed with multiple discrete degrees of freedom. Quantum Hall ferromagnetism provides a framework to treat these electronic degrees of freedom as effective spins and isospins of the electrons. Different orderings of the electronic spins and isospins then characterise different possible phases of the system. Using this analogy, various aspects of the two-dimensional systems in the quantum Hall regime are explored theoretically by studying the corresponding spin and isospin structure. The work consists of three parts in which different two-dimensional materials are investigated in the quantum Hall regime. In any of the three projects presented within this thesis, Hartree Fock theory is employed to study the multicomponent spin and isospin system at the mean field level. All our considerations are stimulated directly by experimental results. We draw our main motivation from the key idea that purely theoretical investigations of abstract models may us allow to obtain deeper insights into the physical processes and mechanisms that determine the properties of the materials. This, in turn, we hope to allow conclusions about the experiments by providing possible explanations of the phenomena observed, as well as prospects for future investigations

Depuis les années 1930, on sait que le noyau des atomes est composé de deux types de particules: les protons et les neutrons. Ces deux particules sont très similaires: d'une part le neutron est subtilement plus lourd (un pour mille) que le proton et d'autre part le proton porte une charge électrique positive tandis que le neutron est neutre. La petite différence de masse entre le neutron et le proton fourni l'énergie suffisante pour autoriser désintégration où un neutron se désintègre en un proton en émettant un électron et un anti-neutrino électronique. Aussi, le fait que le proton ne se désintègre pas assure la stabilité de l'atome d'hydrogène. De plus, on sait empiriquement que les paramètres de la désintégration déterminent la composition des noyaux d'atomes stables plus lourds que l'hydrogène. Il est donc raisonnable de penser que si la différence de masse entre le neutron et le proton était de signe opposé ou seulement légèrement différente, l'Univers visible serait surement très différent de celui que l'on connait. Il est donc essentiel de comprendre l'origine de cette différence de masse à partir des principes premiers de la physique. C'est à ce problème, et à des problèmes liés à celui-ci, qu'essaye de répondre ce travail. Dans la compréhension actuelle de la physique, les neutrons et les protons sont des particules composées de particules élémentaires appelées quark up (symbole u) et quark down (symbole d). Le proton est un état lié uud et le neutron est un état lié udd. Les quarks up et down sont deux particules similaires: elles sont toutes deux légères (de l'ordre de quelques MeV) et leurs charges électriques sont différentes

Dans cette thèse, nous avons développé une approche microscopique de la description des effets de la brisure de symétrie d’isospin dans les noyaux de la couche sd. Le travail est effectué dans le cadre du modèle en couches.Nous avons ajouté à un Hamiltonien nucléaire traditionnel, qui conserve l’isospin, l’interaction de Coulomb et le potentiel de type Yukawa d'échange de mésons pour modéliser les forces nucléaires dépendantes de la charge. La base de données sur les coefficients expérimentaux de l'équation des multiplets de masse isobariques (IMME) a été mise au point dans le cadre de cette thèse et a été utilisée pour ajuster les paramètres de l’hamiltonien. L'hamiltonien ainsi construit fournit une description théorique très précise du mélange d’isospin dans les états nucléaires. Nous montrons la pertinence de cette approche dans deux applications importantes : (i) le calcul des amplitudes d'émission de proton interdites par isospin, essentiels dans le cadre d’astrophysique nucléaire et (ii) le calcul de corrections (dues au mélange d'isospin) aux transitions bêta superpermises du type Fermi, cruciales pour les tests des symétries fondamentales du Modèle Standard de l’interaction électrofaible<br>In the thesis, we develop a microscopic approach to describe theisospin-symmetry breaking effects in sd-shell nuclei.The work is performed within the nuclear shell model.A realistic isospin-conserving Hamiltonian is supplementedby a charge-dependent part consisting of the Coulomb interaction andYukawa-type meson exchange potentials to model charge-dependent forces ofnuclear origin. The extended database of the experimental isobaric mass multiplet equation coefficients is compiled during the thesis work and is used in a fit of the Hamiltonian parameters.The constructed Hamiltonian provides an accurate theoretical description ofthe isospin mixing nuclear states. A specific behaviour of the IMME coefficients have been revealed.We present two important applications (i) calculations of isospin-forbiddenproton emission amplitudes, which is often of interest for nuclearastrophysics, and (ii) calculation on corrections to nuclear Fermi beta decay, which is crucial for the tests of fundamental symmetries of the weak interaction