Yüksek enerji ağır-iyon çarpışmalarında nükleer parçacık dağılımlarının Markov-Chain yaklaşımı ile belirlenmesi
Determination of nuclear fragment distributions in high energy heavy-ion collisions within Markov-Chain approximation
Yazar: HAMİDE AVCI
Danışman: PROF. DR. RIZA OĞUL
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tezde, istatistiksel parçalanma modeli (SMM) kullanılarak, Fermi ve göreceli enerjilerde nükleer çoklu- parçalanma reaksiyonları teorik olarak çalışılmış ve elde edilen sonuçlar deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır. İlk aşamada, hafif parçacıkların (Z ≤ 8) izotopik ürünleri,  E/A=50 MeV' deki 124Sn + 124Sn ve 112Sn + 112Sn merkezi çarpışmaları için araştırıldı ve MSU deney verileri ile  karşılaştırıldı. Deneysel yük ve izotop dağılımlarının yeniden üretilebilmesi için SMM temelinde mikrokanonik  Markov-chain hesaplamaları yapılmıştır. Sıvı damla parametrelerinin donma hacminde oluşan sıcak parçacıkların yük ve izotop dağılımlarına etkileri gösterilmiştir. Bu parçacıkların izotopik dağılımlarının parçacıkların simetri enerjisinin değişimine karşı oldukça duyarlı olduğu görülmüştür. Elde ettiğimiz sonuçlar deneysel datalar ile karşılaştırıldığında, izotopik dağılımların deneylerle iyi bir uyum sağlayacak şekilde yeniden üretilebilmesi için simetri enerjisi teriminin önemli miktarda azalması gerektiği görülmüştür. Bu durum daha önceki yanal ve merkezi çarpışmaların yorumlanması sırasında elde edilen sonuçlarla uyum içindedir. İkinci olarak, GSI' deki parçacık ayrıştırıcılarında (FRS) 1 GeV/nükleon göreceli enerjideki 124Sn + 124Sn ve 112Sn + 112Sn reaksiyonlarında ortaya çıkan parçacıkların üretim tesir kesitleri ve izotop dağılımları analiz edilmiştir. Daha önce 600 MeV/nükleon enerjide yapılan ALADIN deneylerinde belirlenmiş topluluk parametreleri kullanılarak benzer uyarılmış kaynaklar için SMM hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Deney ile elde edilen iyi uyum kaynak parçacıklara aktarılan uyarılma enerjisinin evrensellik özelliğini (universality) göstermektedir. Ayrıca, deneysel izotop dağılımlarının yeniden üretilebilmesi için düşük yoğunluk ve yüksek sıcaklıklardaki donma aşamasında simetri enerjisi teriminin belirgin bir azalma  göstermesi gerektiği doğrulanmıştır. Nötron zengin çekirdeklerde (124Sn ürünleri için) düşük enerjilerdeki simetri enerjisinin azalma eğilimi nükleer yapı etkisi olarak yorumlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, nuclear multifragmentation reactions at Fermi and relativistic energies were studied, theoretically, within statistical multifragmentation model (SMM) and the obtained results were compared to the experimental data. In the first stage, isotopic yields of light fragments (Z ≤ 8) for central collisions of 124Sn + 124Sn and 112Sn + 112Sn at E/A = 50 MeV were studied and compared with MSU data.  Microcanonical Markov-chain calculations were performed on the basis of SMM to reproduce experimental charge and isotopic distributions. The effects of varying liquid-drop parameters of hot fragments formed inside the freeze-out volume on charge and isotopic distributions were demonstrated. It is seen that the isotopic distributions of these fragments are very sensitive to the variation of the symmetry energy of fragments. Comparing our results with the experimental data, it is seen that a significant reduction of the symmetry term coefficient leads to better reproduction of the isotopic distributions. This is in agreement with previous conclusions obtained from the interpretation of both central and peripheral heavy ion collisions. Secondly, we analyze the production cross sections and isotopic distributions of projectilelike residues in the reactions 112Sn + 112Sn and 124Sn + 124Sn at an relativistic projectile energy of 1 GeV/nucleon measured with the fragment separator (FRS)  at the GSI laboratory. Calculations within the SMM for an ensemble of excited sources were performed with ensemble parameters determined previously for similar ALADIN experiments at 600 MeV/nucleon. The obtained good agreement with the experiment shows the universality of the excitation energy induced in the projectile residues. It is furthermore confirmed that a significant reduction of the symmetry-energy term at the freeze-out stage of reduced density and high temperature is necessary to reproduce the experimental isotope distributions. A trend of decreasing symmetry energy for large neutron-rich fragments of low excitation energy (yields for 124Sn) is interpreted as a nuclear-structure effect.