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Study of beta-delayed neutron emitters in the region of 78ni and its impact on r-process nucleosynthesis

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Study of beta-delayed neutron emitters in the region of 78ni and its impact on r-process nucleosynthesis

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dc.contributor.advisor	Taín Enríquez, José Luis
dc.contributor.author	Tolosa Delgado, Alvaro
dc.contributor.other	Departament de Física Atòmica, Molecular i Nuclear	es_ES
dc.date.accessioned	2020-10-28T10:38:00Z
dc.date.available	2021-10-29T04:45:05Z
dc.date.issued	2020	es_ES
dc.date.submitted	27-10-2020	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/76149
dc.description.abstract	En el presente trabajo hemos estudiado la emisión de neutrones beta-retardada de núcleos alrededor de los núcleo doblemente mágico 78Ni (numero atómico 28, y numero de neutrones 50). Los modelos teóricos a menudo carecen de la precisión necesaria para predecir las propiedades nucleares, en particular, la probabilidad de emitir uno o más neutrones. Se requieren nuevos valores experimentales de vidas medias y probabilidades de emisión de neutrón para mejorar y ampliar nuestro conocimiento actual de tal forma de desintegración. Además, dado que este tipo de desintegración beta es característico de núcleos muy ricos en neutrones, tiene un papel clave en los cálculos de abundancia elemental durante el proceso de captura rápida de neutrones (proceso r). Dada la falta de datos experimentales, estos cálculos se basan en predicciones teóricas y las incertidumbres de las abundancias resultantes no son lo suficientemente pequeñas como para restringir el sitio astrofísico de tal proceso, o para utilizarlos en estudios de evolución química galáctica. La colaboración de neutrones beta-retardados en RIKEN (BRIKEN) se fundó con el objetivo de medir con alta precisión un gran número de vidas medias y probabilidades de emisión de neutrón de nucleidos ricos en neutrones. La puesta en servicio se llevó a cabo en noviembre de 2016, y la primera campaña experimental en junio de 2017. El montaje experimental está formado por un detector de implantación de iones radioactivos y desintegraciones llamado Advanced Implantation Detector Array (AIDA), rodeado por un contador de neutrones. Recibe el haz de iones radiactivos producido por la Rare Isotope Beam Factory (RIBF) del RIKEN Nishina Center (Japón), que produjo las intensidades más altas de los núcleos más ricos en neutrones en ese momento. Los datos analizados y los resultados citados en esta Tesis corresponden al experimento BRIKEN RIBF127, complementado con datos del experimento de puesta en servicio. Hemos estudiado 37 emisores de neutrones con retardo beta en el rango de masa A = 75-94. Hemos medido 39 P 1n, de los cuales 12 se determinan por primera vez incluyendo el P1n del doblemente mágico 78Ni, y hemos mejorado de manera importante la incertidumbre del resto. Algunos de los núcleos también son emisores de dos neutrones, y se midieron 17 P2n, de los cuales 15 son valores nuevos y mejoramos mucho los otros dos medidos previamente. Este trabajo confirma las vidas medias de la última evaluación de 25 isótopos, y reporta 14 vidas medias de las cuales 7 son completamente nuevas, mejorando significativamente la incertidumbre para el resto. Se presenta una comparación de los valores experimentales obtenidos en esta Tesis y las predicciones teóricas, así como una evaluación del impacto de dichos valores en los cálculos del proceso r correspondientes a varios sitios astrofísicos. Los diferentes modelos teóricos pueden mostrar desde un acuerdo hasta un desacuerdo severo según el núcleo, pero ninguno de ellos es capaz de dar una descripción consistente para todo el conjunto de núcleos. Con respecto al impacto astrofísico, encontramos un impacto insignificante o significativo de nuestros datos dependiendo de la trayectoria termodinámica del proceso r.	es_ES
dc.description.abstract	In the present work we have studied the beta-delayed neutron emission of nuclei around the doubly magic nucleus 78Ni (with an atomic number 28, and with a number of neutrons of 50). Theoretical models often lack the precision necessary to predict nuclear properties, in particular the probability of emitting one or more neutrons. New experimental values of half-lives and probabilities of neutron emission are required to improve and expand our current knowledge of such form of decay. Furthermore, since this type of beta decay is characteristic of nuclei that are very rich in neutrons, it plays a key role in calculations of elemental abundance during the rapid neutron capture process (r process). Given the lack of experimental data, these calculations are based on theoretical predictions and the uncertainties of the resulting abundances are not small enough to narrow down the astrophysical site of such a process, or to use these calculated abundances in studies of galactic chemical evolution. The beta-delayed neutron collaboration at RIKEN (BRIKEN) was founded with the goal of measuring with high precision a large number of half-lives and neutron emission probabilities from neutron-rich nuclides. The commissioning of the experimental setup took place in November 2016, and the first experimental campaign was carried out successfully in June 2017. The experimental setup consists of a decay and radioactive-ion implantation detector called Advanced Implantation Detector Array (AIDA), surrounded by a neutron counter. The neutron counter consist in an array of 140 proportional tubes filled with 3He. The tube distribution was optimized in order to achieve the highest and most flat efficiency. It receives the radioactive ion beam produced by the Rare Isotope Beam Factory (RIBF) at the RIKEN Nishina Center (Japan), which produced the highest intensities of the most neutron-rich nuclei at that time. The data analyzed and the results cited in this Thesis correspond to the BRIKEN RIBF127 experiment, supplemented with data from the commissioning experiment. We have studied 37 beta-lagged neutron emitters in the mass range A = 75-94. We have measured 39 P 1n, of which 12 are determined for the first time including the P1n of the doubly magical 78Ni, and we have significantly improved the uncertainty of the rest. Some of the nuclei are also emitters of two neutrons, and 17 P2n were measured, of which 15 are new values and we greatly improved the other two previously measured. This work confirms the half-lives of the last evaluation of 25 isotopes, and reports 14 half-lives of which 7 are completely new, significantly improving the uncertainty for the rest. A comparison of the experimental values obtained in this Thesis and the theoretical predictions is presented, as well as an evaluation of the impact of said values in the calculations of the r process corresponding to several astrophysical sites. The different theoretical models can show from agreement to severe disagreement depending on the nucleus, but none of them is capable of giving a consistent description for the whole set of nuclei. Regarding the astrophysical impact, we found an insignificant or significant impact of our data depending on the thermodynamic trajectory of the r process.	en_US
dc.format.extent	221 p.	es_ES
dc.language.iso	en	es_ES
dc.subject	desintegración nuclear	es_ES
dc.subject	proceso-r	es_ES
dc.subject	neutron	es_ES
dc.subject	beta decay	es_ES
dc.subject	r-process	es_ES
dc.subject	briken	es_ES
dc.title	Study of beta-delayed neutron emitters in the region of 78ni and its impact on r-process nucleosynthesis	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA	es_ES
dc.embargo.terms	1 year	es_ES