The mutable nature of particle-core excitations with spin in the one-valence-proton nucleus Sb-133

The gamma-ray decay of excited states of the one-valence-proton nucleus Sb-133 has been studied using cold-neutron induced fission of U-235 and Pu-241 targets, during the EXILL campaign at the ILL reactor in Grenoble. By using a highly efficient HPGe array, coincidences between gamma-rays prompt with the fission event and those delayed up to several tens of microseconds were investigated, allowing to observe, for the first time, high-spin excited states above the 16.6 mu s isomer. Lifetimes analysis, performed by fast-timing techniques with LaBr3(Ce) scintillators, revealed a difference of almost two orders of magnitude in B(M1) strength for transitions between positive-parity medium-spin yrast states. The data are interpreted by a newly developed microscopic model which takes into account couplings between core excitations (both collective and non-collective) of the doubly magic nucleus Sn-132 and the valence proton, using Skyrme effective interaction in a consistent way. The results point to a fast change in the nature of particle-core excitations with increasing spin. (C) 2016 The Authors. Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY license.

Measurement of picosecond lifetimes in neutron-rich Xe isotopes

Background: Lifetimes of nuclear excited states in fission fragments have been studied in the past following isotope separation, thus giving access mainly to the fragments' daughters and only to long-lived isomeric states in the primary fragments. For the first time now, short-lived excited states in the primary fragments, produced in neutron-induced prompt fission of U-235 and Pu-241, were studied within the EXILL&FATIMA campaign at the intense neutron-beam facility of the Institute Laue-Langevin in Grenoble. Purpose: We aim to investigate the quadrupole collective properties of neutron-rich even-even Xe-138,Xe-140,Xe-142 isotopes lying between the double shell closure N = 82 and Z = 50 and a deformed region with octupole collectivity. Method: The gamma rays emitted from the excited fragments were detected with a mixed array consisting of 8 HPGe EXOGAM Clover detectors (EXILL) and 16 LaBr3(Ce) fast scintillators (FATIMA). The detector system has the unique ability to select the interesting fragment making use of the high resolution of the HPGe detectors and determine subnanosecond lifetimes using the fast scintillators. For the analysis the generalized centroid difference method was used. Results: We show that quadrupole collectivity increases smoothly with increasing neutron number above the closed N = 82 neutron shell. Our measurements are complemented by state-of-the-art theory calculations based on shell-model descriptions. Conclusions: The observed smooth increase in quadrupole collectivity is similar to the evolution seen in the measured masses of the xenon isotopic chain and is well reproduced by theory. This behavior is in contrast to higher Z even-even nuclei where abrupt change in deformation occurs around N = 90.

Direct experimental evidence for a multiparticle-hole ground state configuration of deformed Mg-33

The first direct experimental evidence of a multiparticle-hole ground state configuration of the neutron-rich Mg-33 isotope has been obtained via intermediate energy (400 A MeV) Coulomb dissociation measurement. The major part similar to(70 +/- 13)% of the cross section is observed to populate the excited states of Mg-32 after the Coulomb breakup of Mg-33. The shapes of the differential Coulomb dissociation cross sections in coincidence with different core excited states favor that the valence neutron occupies both the s(1/2) and p(3/2) orbitals. These experimental findings suggest a significant reduction and merging of sd-pf shell gaps at N similar to 20 and 28. The ground state configuration of Mg-33 is predominantly a combination of Mg-32(3.0,3.5MeV; 2(-), 1(-)) circle times nu(s1/2), Mg-32(2.5MeV; 2(+)) circle times nu(p3/2), and Mg-32(0; 0(+)) circle times nu(p3/2). The experimentally obtained quantitative spectroscopic information for the valence neutron occupation of the s and p orbitals, coupled with different core states, is in agreement with Monte Carlo shell model (MCSM) calculation using 3 MeV as the shell gap at N = 20.

Search for VHE gamma-ray emission from Geminga pulsar and nebula with the MAGIC telescopes

The Geminga pulsar, one of the brighest gamma-ray sources, is a promising candidate for emission of very-high-energy (VHE > 100 GeV) pulsed gamma rays. Also, detection of a large nebula have been claimed by water Cherenkov instruments. We performed deep observations of Geminga with the MAGIC telescopes, yielding 63 hours of good-quality data, and searched for emission from the pulsar and pulsar wind nebula. We did not find any significant detection, and derived 95% confidence level upper limits. The resulting upper limits of 5.3 × 10^(−13) TeV cm^(−2)s^(−1) for the Geminga pulsar and 3.5 × 10^(−12) TeV cm^(−2)s^(−1) for the surrounding nebula at 50 GeV are the most constraining ones obtained so far at VHE. To complement the VHE observations, we also analyzed 5 years of Fermi-LAT data from Geminga, finding that the sub-exponential cut-off is preferred over the exponential cut-off that has been typically used in the literature. We also find that, above 10 GeV, the gamma-ray spectra from Geminga can be described with a power law with index softer than 5. The extrapolation of the power-law Fermi-LAT pulsed spectra to VHE goes well below the MAGIC upper limits, indicating that the detection of pulsed emission from Geminga with the current generation of Cherenkov telescopes is very difficult.

Nanosecond-level time synchronization of autonomous radio detector stations for extensive air showers

To exploit the full potential of radio measurements of cosmic-ray air showers at MHz frequencies, a detector timing synchronization within 1 ns is needed. Large distributed radio detector arrays such as the Auger Engineering Radio Array (AERA) rely on timing via the Global Positioning System (GPS) for the synchronization of individual detector station clocks. Unfortunately, GPS timing is expected to have an accuracy no better than about 5 ns. In practice, in particular in AERA, the GPS clocks exhibit drifts on the order of tens of ns. We developed a technique to correct for the GPS drifts, and an independent method is used to cross-check that indeed we reach a nanosecond-scale timing accuracy by this correction. First, we operate a "beacon transmitter" which emits defined sine waves detected by AERA antennas recorded within the physics data. The relative phasing of these sine waves can be used to correct for GPS clock drifts. In addition to this, we observe radio pulses emitted by commercial airplanes, the position of which we determine in real time from Automatic Dependent Surveillance Broadcasts intercepted with a software-defined radio. From the known source location and the measured arrival times of the pulses we determine relative timing offsets between radio detector stations. We demonstrate with a combined analysis that the two methods give a consistent timing calibration with an accuracy of 2 ns or better. Consequently, the beacon method alone can be used in the future to continuously determine and correct for GPS clock drifts in each individual event measured by AERA.

Search for ultrarelativistic magnetic monopoles with the Pierre Auger observatory

We present a search for ultrarelativistic magnetic monopoles with the Pierre Auger observatory. Such particles, possibly a relic of phase transitions in the early Universe, would deposit a large amount of energy along their path through the atmosphere, comparable to that of ultrahigh-energy cosmic rays (UHECRs). The air-shower profile of a magnetic monopole can be effectively distinguished by the fluorescence detector from that of standard UHECRs. No candidate was found in the data collected between 2004 and 2012, with an expected background of less than 0.1 event from UHECRs. The corresponding 90% confidence level (C.L.) upper limits on the flux of ultrarelativistic magnetic monopoles range from 10(-1)9 (cm(2) sr s)(-1) for a Lorentz factor gamma = 10(9) to 2.5 x 10(-21) (cm(2) sr s)(-1) for gamma = 10(12). These results-the first obtained with a UHECR detector-improve previously published limits by up to an order of magnitude.

Theoretical and experimental study on electron interactions with chlorobenzene: Shape resonances and differential cross sections

In this work, we report theoretical and experimental cross sections for elastic scattering of electrons by chlorobenzene (ClB). The theoretical integral and differential cross sections (DCSs) were obtained with the Schwinger multichannel method implemented with pseudopotentials (SMCPP) and the independent atom method with screening corrected additivity rule (IAM-SCAR). The calculations with the SMCPP method were done in the static-exchange (SE) approximation, for energies above 12 eV, and in the static-exchange plus polarization approximation, for energies up to 12 eV. The calculations with the IAM-SCAR method covered energies up to 500 eV. The experimental differential cross sections were obtained in the high resolution electron energy loss spectrometer VG-SEELS 400, in Lisbon, for electron energies from 8.0 eV to 50 eV and angular range from 7 degrees to 110 degrees. From the present theoretical integral cross section (ICS) we discuss the low-energy shape-resonances present in chlorobenzene and compare our computed resonance spectra with available electron transmission spectroscopy data present in the literature. Since there is no other work in the literature reporting differential cross sections for this molecule, we compare our theoretical and experimental DCSs with experimental data available for the parent molecule benzene. Published by AIP Publishing.

Enfoque CTS en la enseñanza de la energía nuclear : análisis de su tratamiento en textos de física y química de la ESO.

Resumen tomado de la publicación

Controlo da qualidade dosimétrico no serviço de radioterapia do Hospital CUF Descobertas (HCD): importância do controlo da qualidade do sector da física e resultados da auditoria ESTRO-EQUAL

A calibração e o controlo da qualidade de um acelerador linear são passos muito importantes num serviço de Radioterapia, para garantir a qualidade dos tratamentos prestados. O sector da Física da Unidade de Radioterapia do Hospital Cuf Descobertas implementou um rigoroso Programa de controlo de qualidade ao equipamento produtor de radiação e aos equipamentos medidores de radiação, de acordo com o Dec-Lei 180/2002 e com os protocolos internacionais. Para tal, foram implementados procedimentos, criadas folhas de cálculo, instruções de trabalho e impressos. Foram ainda implementados testes aos equipamentos com periodicidade definida: controlo de qualidade diário e controlo de qualidade após intervenções (manutenções preventivas e correctivas). No decorrer do ano de 2005, o sector da Física colaborou activamente com toda a equipa da Radioterapia na implementação da Norma ISO 9001:2000 no serviço, contribuindo com o seu know how na implementação desta, numa área tão importante como a da garantia da qualidade dos feixes de radiação e das respectivas calibrações em dose. Numa procura de melhoria contínua da qualidade dos serviços prestados aos pacientes, decorre ainda uma auditoria externa da EQUAL-ESTRO*, intercomparação postal com dosímetros termoluminescentes. A qualidade dos feixes de energias utilizados diariamente é analisada, tanto ao nível das calibrações absolutas de cada um dos feixes de fotões e de electrões, como ao nível dos cálculos de dose obtidos com o sistema de planimetria XiO da CMS. Os resultados das duas primeiras fases da intercomparação, relativa aos dois feixes de fotões de 6 MV e 15 MV e feixes de electrões de 4 MeV, 8 MeV e 12 MeV, foram considerados pela EQUAL-ESTRO num nível óptimo (desvio máximo na dose medida em relação à dose de referência |d| ≤ 3%).

A reacção nuclear 23Na(p,p’γ)23Na - optimização da Linha de PIGE do acelerador Tandem de 3 MV da UFA-ITN

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Física

Study of nuclear reactions relevant for astrophysics by Micro-AMS

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Física

Estudio básico y aplicado de polímeros elastómeros mediante la Técnica de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Los polímeros son materiales que poseen una variedad muy grande de aplicaciones. Por esta razón, el estudio de sus propiedades físicas y químicas resulta de gran interés. Un polímero es una macromolécula cuyo peso molecular puede llegar a varios millones de umas. Mediante la selección de el o los monómeros y de su secuenciamiento en el proceso de polimerización (microestructura del polímero), se puede lograr que el material tenga propiedades predeterminadas. Es posible, entonces, encontrar o desarrollar polímeros para las más variadas aplicaciones: elásticos, rígidos, resistentes a la temperatura, conductores, aisladores, inertes, etc. (...) La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de alta resolución es una de las técnicas más poderosas para la caracterización de los polímeros, brindando información sobre la microestructura y la dinámica de estas macromoléculas, tanto cuando se encuentran en estado sólido como cuando están disueltas en soluciones líquidas. El entendimiento de la microestructura de un polímero es de interés porque ella está íntimamente relacionada con las propiedades macroscópicas del material. Por otra parte, la microestructura de un polímero depende del proceso de polimerización utilizado y en consecuencia, es posible obtener información sobre los mecanismos de reacción química que ocurren durante su síntesis, dentro de los reactores de polimerización. NMR permite, también, obtener información detallada sobre la dinámica de los polímeros. La gran longitud de los polímeros hace que su dinámica molecular sea sumamente compleja. Sin embargo, mediante el empleo de secuencias de pulsos particulares y mediciones de los tiempos de relajación característicos de los espines nucleares, se obtiene información sobre la dinámica de la macromolécula, de los segmentos que la componen y de los grupos colgantes que pueda poseer. Objetivos Generales y Específicos El trabajo a realizar en el período correspondiente al subsidio solicitado, es la continuación de las investigaciones comenzadas en septiembre de 1995. Se avanzará en el entendimiento de los elastómeros que se están estudiando actualmente. El estudio abarca los elastómeros sin tratamientos térmicos y con tratamientos térmicos (vulcanizados).

Investigación básica y aplicada, y desarrollos empleando la Resonancia Magnética Nuclear

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica experimental de gran utilidad y de amplia aplicación a un variado campo de investigación multidisciplinario. En particular la RMN en sólidos requiere de la disponibilidad de un complejo equipamiento que contempla sofisticados accesorios experimentales. Sin embargo, se compensa el gasto que involucra la compra de equipamiento con el amplio número de usuarios del mismo. Este PIT refleja la necesidad de un equipo permanente que tienen los distintos investigadores que forman parte de este proyecto. Las tareas de investigación se desarrollarán en el Laboratorio de Investigación y Servicios de Resonancia Magnética Nuclear (LANAIS de RMN) de la Facultad de Matemática, Astronomía y Física (FAMAF) de la UNC. La adquisición del equipamiento permanente solicitado es de fundamental importancia para la concreción de los planes de investigación como también a la formación de recursos humanos a nivel de doctorado en Física. El Objetivo General de este PIT es el de contribuir de una forma centralizada al mantenimiento del equipamiento con que cuenta este LANAIS de RMN, a incorporar mejoras que sean necesarias y a adquirir accesorios que incrementen sus posibilidades, que sean de uso y utilidad general a los proyectos antes mencionados y que permitan realizar nuevos experimentos, no factibles actualmente. El Objetivo Específico a lograr en estos tres años es el de incorporar y desarrollar la capacidad de realizar estudios de alta resolución de líquidos, debiéndose adquirir un cabezal de banda ancha que cubra el rango de frecuencias desde Ag-109 hasta P-31 (15-120 MHz), para portamuestras de 10 mm de diámetro y con capacidad para variar la temperatura alrededor de la temperatura ambiente. Este cabezal tiene uso inmediato en los siguientes proyectos: * Estudio de polimorfismos y estructuración del agua en polímeros. * Propiedades estructurales y dinámicas de organizaciones supramoleculares de interés biológico. * Estudios por Resonancia Magnética Nuclear. * Utilización de Resonancia Magnética Nuclear de sólidos en el campo farmacéutico.

Aplicación de la Resonancia Magnética Nuclear al estudio de sólidos moleculares

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y la Resonancia Cuadrupolar Nuclear (RCN) son técnicas sumamente útiles para el estudio microscópico de diversas propiedades estructurales y dinámicas en sólidos. Nuestro grupo de investigación posee una amplia experiencia en la aplicación de ambas técnicas para la caracterización de cristales moleculares. Sin embargo, la limitada infraestructura existente en el área de la RMN ha hecho que esta importante técnica no fuera utilizada en toda su potencialidad. Objetivos generales y específicos El Objetivo de este plan de trabajo es optimizar la infraestructura experimental con el propósito de utilizar esta técnica en los diversos proyectos de la Física del Sólido que se desarrolla en nuestro grupo de trabajo. En particular, se aplicará el estudio de compuestos pertenecientes a la familia de los bifenilos clorados analizando cómo afectan las interacciones intermoleculares a la conformación de la molécula llegando a originar, en algunos casos, la aparición de transiciones de fase a estructuras desordenadas o parcialmente desordenadas evidenciadas en cambios estructurales y dinámicos de la molécula. También se planifica estudiar cómo perturbaciones a las interacciones intermoleculares modifican las características de las transiciones a estas estructuras parcialmente desordenadas. Se espera desarrollar una infraestructura experimental que permita el desarrollo de nuevas líneas de investigación, muchas de las cuales se realizan de manera precaria con el instrumental existente. (...) El objetivo de este proyecto es desarrollar la infraestructura experimental del grupo de investigación de manera tal de aplicar la técnica de RMN al estudio de las propiedades estructurales y dinámicas de los sólidos moleculares que presentan un cierto grado de desorden estructural. Es por ello que se planean como objetivos específicos: a) Puesta en funcionamiento del espectrómetro de RMN donado por la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires. (...) b) Aplicación de la técnica de RMN para el estudio de cristales moleculares pertenecientes a la familia de los bifenilos clorados.

Resonancia Magnética Nuclear en aleaciones moleculares y sistemas heterogéneos

La Resonancia Cuadrupolar Nuclear ha tratado desde siempre de resolver uno de los problemas de la Física del Sólido que es el estudio de cristales impuros, en particular, la naturaleza y concentración de moléculas de impurezas en cristales moleculares. Estos estudios han presentado problemas relacionados con los diagramas de estado de las soluciones sólidas y las condiciones asociadas al enfriamiento ya que se encontraban una variedad de soluciones con concentraciones diferentes a las del "melt". Las aleaciones de compuestos moleculares A(x)B(1-x) son materiales cuya originalidad y riqueza están en que variando la composición, la temperatura de fusión puede ser ajustada a condiciones óptimas de trabajo. Estas propiedades los convierte en tecnológicamente atractivos, particularmente como almacenadores de energía y protectores térmicos. Para comprender el proceso de formación de una aleación molecular es de fundamental importancia el conocimiento de las estructuras, las diferentes fases termodinámicas y la estabilidad de las mismas. (...) Los objetivos más inmediatos del estudio de las aleaciones por RCN son: a) Determinar la naturaleza física de las interacciones que se manifiestan en los espectros de RCN. b) Determinar las leyes estadísticas que describen la distribución de moléculas de "impurezas sustitucionales" en el cristal de la aleación. c) Determinar la influencia de factores de simetría en el espectro de RCN de las aleaciones. Por otra parte, dado lo laborioso y complejo de la determinación de los diagramas de fase y estabilidad de las mismas, se utilizan los métodos de la Mecánica Estadística para calcular los diagramas de fase de las aleaciones moleculares. Las simulaciones Montecarlo de hamiltonianos tipo Ising utilizadas para modelar estas aleaciones binarias permitirán además comprobar la validez de los potenciales transferibles átomo-átomo en los bencenos sustituidos al utilizarlos éstos para calcular las constantes de acoplamiento Jij.