Microscopic description of the twist mode in normal and superfluid trapped Fermi gases

We investigate the "twist" mode (rotation of the upper against the lower hemisphere) of a dilute atomic Fermi gas in a spherical trap. The normal and superfluid phases are considered. The linear response to this external perturbation is calculated within the microscopic Hartree-Fock-Bogoliubov approach. In the normal phase the excitation spectrum is concentrated in a rather narrow peak very close to the trapping frequency. In the superfluid phase the strength starts to be damped and fragmented and the collectivity of the mode is progressively lost when the temperature decreases. In the weak-pairing regime some reminiscence of the collective motion still exists, whereas in the strong-pairing regime the twist mode is completely washed out. The disappearance of the twist mode in the strong-pairing regime with decreasing temperature is interpreted in the framework of the two-fluid model.

Shell structure in mixed 3He-4He droplets

Due to the immiscibility of 3He into 4He at very low temperatures, mixed helium droplets consist of a core of 4He atoms coated by a 3He layer whose thickness depends on the number of atoms of each isotope. When these numbers are such that the centrifugal kinetic energy of the 3He atoms is small and can be considered as a perturbation to the mean-field energy, a novel shell structure arises, with magic numbers different from these of pure 3He droplets. If the outermost shell is not completely filled, the valence atoms align their spins up to the maximum value allowed by the Pauli principle.

Note on ""Continuous matter creation and the acceleration of the universe: the growth of density fluctuations""

Recently, de Roany and Pacheco (Gen Relativ Gravit, doi:10.1007/s10714-010-1069-2) performed a Newtonian analysis on the evolution of perturbations for a class of relativistic cosmological models with Creation of Cold Dark Matter (CCDM) proposed by the present authors (Lima et al. in JCAP 1011:027, 2010). In this note we demonstrate that the basic equations adopted in their work do not recover the specific (unperturbed) CCDM model. Unlike to what happens in the original CCDM cosmology, their basic conclusions refer to a decelerating cosmological model in which there is no transition from a decelerating to an accelerating regime as required by SNe type Ia and complementary observations.

NeXSPheRIO results on elliptic flow and directed flow for Au plus Au and Cu plus Cu collisions at RHIC

Hydrodynamics has been rather successful at describing results obtained in relativistic nuclear collisions at RHIC. Here we show results obtained with NeXSPheRIO on Au+Au collisions and the less studied Cu+Cu collisions. We study elliptic flow and its connection with eccentricity suggested by PHOBOS, as well as present elliptic flow fluctuations. We also show results for directed flow and compare with PHOBOS and STAR data.

Lorentz-violating dilatations in momentum space and some extensions on nonlinear actions of Lorentz-algebra-preserving systems

We work on some general extensions of the formalism for theories which preserve the relativity of inertial frames with a nonlinear action of the Lorentz transformations on momentum space. Relativistic particle models invariant under the corresponding deformed symmetries are presented with particular emphasis on deformed dilatation transformations. The algebraic transformations relating the deformed symmetries with the usual (undeformed) ones are provided in order to preserve the Lorentz algebra. Two distinct cases are considered: a deformed dilatation transformation with a spacelike preferred direction and a very special relativity embedding with a lightlike preferred direction. In both analysis we consider the possibility of introducing quantum deformations of the corresponding symmetries such that the spacetime coordinates can be reconstructed and the particular form of the real space-momentum commutator remains covariant. Eventually feasible experiments, for which the nonlinear Lorentz dilatation effects here pointed out may be detectable, are suggested.

MIXMASTER NUMERICAL BEHAVIOR AND GENERALIZATIONS

The numerical simulation of the mixmaster universe serves the purpose of suggesting two kinds of results. The intrinsic time evolution, during contraction, will be seen to be nonchaotic. This is a necessary feature of relativistic cosmological models undergoing this kind of motion. The mixmaster model also provides a clue on how to define chaoticity for systems described by nonautonomous sets of differential equations.

Antinucleon spectra in the Dirac equation with scalar and vector Wood-Saxon potentials

We analyze here the spin and pseudospin symmetry for the antinucleon spectra solving the Dirac equation with scalar and vector Wood-Saxon potentials. In relativistic nuclear mean field theories where these potentials have large magnitudes and opposite signs we show that contrary to the nucleon case where pseudospin interaction is never very small and cannot be treated perturbatively, for antinucleon systems this interaction is perturbative and an exact pseudospin symmetry is possible. This result manifests the relativistic nature of the nuclear pseudospin symmetry. © 2009 American Institute of Physics.

Doppelresonanzmessungen an in einer Penningfalle gespeicherten Europium-Ionen zur Bestimmung des Kern-g-Faktors

Die differentielle Hyperfeinanomalie beschreibt den Isotopieeffekt der magnetischen Hyperfeinwechselwirkung und stellt eine Testmöglichkeit für Kernmodelle dar. Nachdem in einer Reihe von Messungen die A-Faktoren der Hyperfeinwechselwirkung im Grundzustand von zwei stabilen und fünf instabilen Europium-Isotopen bestimmt wurden, sollen nun die Kern-g-Faktoren der gleichen Isotope bestimmt werden.Um die Kern-g-Faktoren zu bestimmen, wurden zunächst die Termschemata des Grundzustandesder stabilen Isotope 151,153Eu+ simuliert. Wegen der hohen Kern- und Hüllenspins I=5/2, J=4 ergeben sich 54 Zeemanzustände und ein komplexes optisches Spektrum.Etwa 10^6 Ionen der beiden stabilen Isotope 151,153Eu+ werden in einer Penningfalle beieinem Magnetfeld von ca. 1.5T gespeichert. Durch Puffergas und Anregung einer Seitenbandfrequenzder Ionenbewegung wird optisches Pumpen in metastabile D-Zustände bei gleichzeitiger Kühlung der Ionenwolke verhindert.Bei Verstimmung eines frequenzverdoppelten Ti:Sa-Lasers wurde die Ionenfluoreszenz aufgenommen. Durch die Simulation der optischen Spektren gelang es, einzelne Übergänge des Isotopes 151Eu+ zu identifizieren. Mit Laser/Mikrowellen-Doppelresonanzmessungen erhält man ein in erster Ordnung dopplerfreies Mikrowellenspektren eines Überganges zwischen zwei Zeemanzuständen im Grundzustand.Durch Messung der Übergangsfrequenzen von insgesamt fünf Delta mI=+1 Übergängen und Bestimmung des Magnetfeldes durch Messung der Zyklotronfrequenz gespeicherter Elektronen konnte der gI-Faktor des Isotopes151Eu zu 151gI = 1.37734(6) bestimmt werden.

Construction and commissioning of a collinear laser spectroscopy setup at TRIGA Mainz and laser spectroscopy of magnesium isotopes at ISOLDE (CERN)

Collinear laser spectroscopy has been used as a tool for nuclear physics for more than 30 years. The unique possibility to extract nuclear properties like spins, radii and nuclear moments in a model-independent manner leads to important physics results to test the predictive power of existing nuclear models. rnThis work presents the construction and the commissioning of a new collinear laser spectroscopy experiment TRIGA-LASER as a part of the TRIGA-SPEC facility at the TRIGA research reactor at the University of Mainz. The goal of the experiment is to study the nuclear structure of radioactive isotopes which will be produced by neutron-induced fission near the reactor core and transported to an ion source by a gas jet system. rnThe versatility of the collinear laser spectroscopy technique will be exploited in the second part of this thesis. The nuclear spin and the magnetic moment of the neutron-deficient isotope Mg-21 will be presented, which were measured by the detection of the beta-decay asymmetry induced by nuclear polarization after optical pumping. A combination of this detection method with the classical fluorescence detection is then used to determine the isotope shifts of the neutron-rich magnesium isotopes from Mg-24 through Mg-32 to study the transition to the ''island of inversion''.

Laser systems for collinear spectroscopy and the charge radius of 12 Be

Die kollineare Laserspektroskopie hat sich in den vergangenen drei Jahrzehnten zur Bestimmung der Kernladungsradien mittelschwerer und schwerer kurzlebiger Atomkerne in ausgezeichneter Weise bewährt. Auf die Isotope sehr leichter Elemente konnte sie allerdings erst kürzlich erweitert werden. Dieser Bereich der Nuklidkarte ist von besonderem Interesse, denn die ersten ab-initio Modelle der Kernphysik, die den Aufbau eines Atomkerns basierend auf individuellen Nukleonen und realistischenWechselwirkungspotentialen beschreiben, sind gegenwärtig nur für die leichtesten Elemente anwendbar. Außerdem existiertrnin dieser Region eine besonders exotische Form von Atomkernen, die sogenanntenrnHalokerne. Die Isotopenkette der Berylliumisotope zeichnet sich durch das Auftreten des Ein-Neutronen Halokerns 11Be und des Zwei- oder Vier-Neutronen-Halos 14Be aus. Dem Isotop 12Be kommt durch seine Position zwischen diesen beiden Exoten und den im Schalenmodell erwarteten magischen Schalenabschluss N = 8 eine besondere Bedeutung zu.rnIm Rahmen dieser Arbeit wurden mehrere frequenzstabilisierte Lasersysteme für die kollineare Laserspektroskopie aufgebaut. An TRIGA-SPEC stehen nun unter anderem ein frequenzverdoppeltes Diodenlasersystem mit Trapezverstärker und frequenzkammstabilisierter Titan-Saphirlaser mit Frequenzverdopplungsstufe für die Spektroskopie an refraktären Elementen oberhalb von Molybdän zur Verfügung, die für erste Testexperimente eingesetzt wurden. Außerdem wurde die effiziente Frequenzvervierfachung eines Titan-Saphirlasers demonstriert. An ISOLDE/CERN wurde ein frequenzkammstabilisierter und ein jodstabilisierter Farbstofflaser installiert und für die Laserspektroskopie an 9,10,11,12Be eingesetzt. Durch das verbesserte Lasersystem und den Einsatz eines verzögerten Koinzidenznachweises für Photonen und Ionen gelang es die Empfindlichkeitrnder Berylliumspektroskopie um mehr als zwei Größenordnungen zu steigern und damit die früheren Messungen an 7−11Be erstmals auf das Isotop 12Be auszuweiten. Außerdem wurde die Genauigkeit der absoluten Übergangsfrequenzen und der Isotopieverschiebungen der Isotope 9,10,11Be signifikant verbessert.rnDurch den Vergleich mit Ergebnissen des Fermionic Molecular Dynamics Modells kann der Trend der Ladungsradien der leichteren Isotope durch die ausgeprägte Clusterstruktur der Berylliumkerne erklärt werden. Für 12Be wird ersichtlich, dass der Grundzustand durch eine (sd)2 Konfiguration statt der vom Schalenmodell erwarteten p2 Konfiguration dominiert wird. Dies ist ein klares Indiz für das bereits zuvor beobachtete Verschwinden des N = 8 Schalenabschlusses bei 12Be.

Kollineare Laserspektroskopie an radioaktiven Praseodymionen und Cadmiumatomen

Die Analyse optischer Spektren liefert einen kernmodellunabhängigen Zugang zur Bestimmung der Kernspins, Ladungsradien und elektromagnetischen Momente von Atomkernen im Grundzustand und von langlebigen Isomeren. Eine der vielseitigsten Methoden zur optischen Spektroskopie an kurzlebigen Isotopen ist die kollineare Laserspektroskopie. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum einen die TRIGA-LASER Strahlstrecke am Institut für Kernchemie der Universität Mainz durch die Implementierung einer neuen offline Oberflächenionenquelle für hohe Verdampfungstemperaturen und eines Strahlanalysesystems weiterentwickelt. Zum anderen wurde kollineare Laserspektroskopie an kurzlebigen Praseodym- und Cadmiumisotopen an ISOLDE/CERN durchgeführt. Die neue Ionenquelle ermöglichte dabei den Test der kollinearen Laserspektroskopie an Praseodymionen am TRIGA-LASER Experiment. Die Spektroskopie der Prasdeodymionen motivierte sich aus der Beobachtung einer zeitlichen Modulation der EC-Zerfallsrate von wasserstoffähnlichem 140Pr58+. Für die Erklärung dieser sogenannten GSI Oszillationen wird unter anderem das magnetische Moment des Kerns benötigt, welches bislang noch nicht experimentell bestimmt wurde. Zudem wurde für wasserstoffähnliches 140Pr58+ überraschenderweise eine kleinere EC-Zerfallskonstante gemessen als für heliumähnliches 140Pr57+. Die Erklärung dieses Phänomens setzt ein positives magnetisches Moment voraus. Bei der Spektroskopie am COLLAPS Experiment wurden erstmals die magnetischen Momente von 135Pr, 136Pr und 137Pr vermessen. Aufgrund zu geringer Produktionsraten war die Spektroskopie des gewünschten Isotops 140Pr jedoch nicht erfolgreich. Die Untersuchung der Cadmiumisotope ist kernphysikalisch motiviert. In der Zinnregion erstrecken sich die Isotope über die beiden magischen Zahlen N=50 und N=82 bei gleichzeitiger Nähe des Z=50 Schalenabschlusses. Hier können verschiedene Kernmodelle getestet werden, die sich beispielsweise hinsichtlich der Stärke des N=82 Schalenabschlusses widersprechen. Diese Arbeit berichtet über erste Ergebnisse der Spektroskopie an Cadmiumatomen, die sich über die Isotope 106−124,126Cd sowie die zugehörigen langlebigen I=11/2− Isomere erstreckt. Die zuvor experimentell bekannten oder aus dem erweiterten Schalenmodell abgeleiteten Kernspins konnten für alle Isotope bis auf 119Cd bestätigt werden. Der Kernspin von 119Cd wurde eindeutig zu I=1/2 bestimmt. Die elektrischen Quadrupolmomente der Isomere zeigen ein bemerkenswert lineares Verhalten in Abhängigkeit von der Neutronenzahl und dies über die eigentliche Kapazität der 1h11/2 Unterschale hinaus. Die Änderungen der mittleren quadratischen Ladungsradien zeigen den auch an Indium- und Zinnisotopen beobachteten stetigen Verlauf. Der lineare Anteil passt sehr gut zu den Berechnung des Tröpfchenmodells in der Parametrisierung nach Berchidevsky und Tondeur. Die Differenzen der mittleren quadratischen Ladungsradien zwischen Grund- und isomeren Zustand der ungeraden Cadmiumisotope zeigen einen interessanten parabolischen Verlauf mit einem Minimum zwischen A=117 und A=119.

Measurement of inclusive jet charged-particle fragmentation functions in Pb+Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV with the ATLAS detector

Measurements of charged-particle fragmentation functions of jets produced in ultra-relativistic nuclear collisions can provide insight into the modification of parton showers in the hot, dense medium created in the collisions. ATLAS has measured jets in √sNN=2.76 TeV Pb+Pb collisions at the LHC using a data set recorded in 2011 with an integrated luminosity of 0.14 nb−1. Jets were reconstructed using the anti-kt algorithm with distance parameter values R = 0.2, 0.3, and 0.4. Distributions of charged-particle transverse momentum and longitudinal momentum fraction are reported for seven bins in collision centrality for R=0.4 jets with pjetT>100 GeV. Commensurate minimum pT values are used for the other radii. Ratios of fragment distributions in each centrality bin to those measured in the most peripheral bin are presented. These ratios show a reduction of fragment yield in central collisions relative to peripheral collisions at intermediate z values, 0.04≲z≲0.2 and an enhancement in fragment yield for z≲0.04. A smaller, less significant enhancement is observed at large z and large pT in central collisions.

Nuclear surface properties in relativistic effective field theory

We perform Hartree calculations of symmetric and asymmetric semi-infinite nuclear matter in the framework of relativistic models based on effective hadronic field theories as recently proposed in the literature. In addition to the conventional cubic and quartic scalar self-interactions, the extended models incorporate a quartic vector self-interaction, scalar-vector non-linearities and tensor couplings of the vector mesons. We investigate the implications of these terms on nuclear surface properties such as the surface energy coefficient, surface thickness, surface stiffness coefficient, neutron skin thickness and the spin-orbit force.

Relativistic Thomas-Fermi description of collective modes in droplets of nuclear matter

Isoscalar collective modes in a relativistic meson-nucleon system are investigated in the framework of the time-dependent Thomas-Fermi method. The energies of the collective modes are determined by solving consistently the dispersion relations and the boundary conditions. The energy weighted sum rule satisfied by the models considered allows the identification of the giant resonances. The percentage of the energy weighted sum rule exhausted by the collective modes is in agreement with experimental data, but the agreement with the energy of the modes depends on the model considered.

Transition in Yield and Azimuthal Shape Modification in Dihadron Correlations in Relativistic Heavy Ion Collisions

Hard-scattered parton probes produced in collisions of large nuclei indicate large partonic energy loss, possibly with collective produced-medium response to the lost energy. We present measurements of pi(0) trigger particles at transverse momenta p(T)(t) = 4-12 GeV/c and associated charged hadrons (p(T)(a) = 0.5-7 GeV/c) vs relative azimuthal angle Delta phi in Au + Au and p + p collisions at root s(NN) = 200 GeV. The Au + Au distribution at low p(T)(a), whose shape has been interpreted as a medium effect, is modified for p(T)(t) < 7 GeV/c. At higher p(T)(t), the data are consistent with unmodified or very weakly modified shapes, even for the lowest measured p(T)(a), which quantitatively challenges some medium response models. The associated yield of hadrons opposing the trigger particle in Au + Au relative to p + p (I(AA)) is suppressed at high p(T) (I(AA) approximate to 0.35-0.5), but less than for inclusive suppression (R(AA) approximate to 0.2).