QUASI-TOPOLOGICAL QUANTUM FIELD THEORIES AND Z(2) LATTICE GAUGE THEORIES

We consider a two-parameter family of Z(2) gauge theories on a lattice discretization T(M) of a three-manifold M and its relation to topological field theories. Familiar models such as the spin-gauge model are curves on a parameter space Gamma. We show that there is a region Gamma(0) subset of Gamma where the partition function and the expectation value h < W-R(gamma)> i of the Wilson loop can be exactly computed. Depending on the point of Gamma(0), the model behaves as topological or quasi-topological. The partition function is, up to a scaling factor, a topological number of M. The Wilson loop on the other hand, does not depend on the topology of gamma. However, for a subset of Gamma(0), < W-R(gamma)> depends on the size of gamma and follows a discrete version of an area law. At the zero temperature limit, the spin-gauge model approaches the topological and the quasi-topological regions depending on the sign of the coupling constant.

Deviation from quark number scaling of the anisotropy parameter v(2) of pions, kaons, and protons in Au+Au collisions at root s(NN)=200 GeV

Measurements of the anisotropy parameter v(2) of identified hadrons (pions, kaons, and protons) as a function of centrality, transverse momentum p(T), and transverse kinetic energy KET at midrapidity (vertical bar eta vertical bar < 0.35) in Au + Au collisions at root s(N N) = 200 GeV are presented. Pions and protons are identified up to p(T) = 6 GeV/c, and kaons up to p(T) = 4 GeV/c, by combining information from time-of-flight and aerogel Cerenkov detectors in the PHENIX Experiment. The scaling of v(2) with the number of valence quarks (n(q)) has been studied in different centrality bins as a function of transverse momentum and transverse kinetic energy. A deviation from previously observed quark-number scaling is observed at large values of KET/n(q) in noncentral Au + Au collisions (20-60%), but this scaling remains valid in central collisions (0-10%).

Effect of external fields in Axelrod's model of social dynamics

The study of the effects of spatially uniform fields on the steady-state properties of Axelrod's model has yielded plenty of counterintuitive results. Here, we reexamine the impact of this type of field for a selection of parameters such that the field-free steady state of the model is heterogeneous or multicultural. Analyses of both one- and two-dimensional versions of Axelrod's model indicate that the steady state remains heterogeneous regardless of the value of the field strength. Turning on the field leads to a discontinuous decrease on the number of cultural domains, which we argue is due to the instability of zero-field heterogeneous absorbing configurations. We find, however, that spatially nonuniform fields that implement a consensus rule among the neighborhood of the agents enforce homogenization. Although the overall effects of the fields are essentially the same irrespective of the dimensionality of the model, we argue that the dimensionality has a significant impact on the stability of the field-free homogeneous steady state.

THE ROLE OF DARK MATTER INTERACTION IN GALAXY CLUSTERS

We consider a toy del to analyze the consequences of dark matter interaction with a dark energy background on the overall rotation of galaxy clusters and the misalignment between their dark matter and baryon distributions when compared to ACDM predictions. The interaction parameters are found via a genetic algorithm search. The results obtained suggest that interaction is a basic phenomenon whose effects are detectable even in simple models of galactic dynamics.

Alpha cluster structure in 16O.

The alpha cluster phenomenon in the light nuclei structure has been the subject of a longtime investigation since the proposal of the Ikeda diagrams, however the mechanism of the cluster formation is still not completely understood. In fact, if the clusters have a fairly rigid crystal-like or a gas-like structure remains an open question. The interpretation of the Hoyle state as an α condensate brought a renewed interest to this subject, in particular to resonances analogous to the Hoyle state. In this context the study of the experimental evolution of the α-cluster phenomenon through (6Li,d) transfer reactions has been performed in São Paulo. Particularly important are the regions around the nα thresholds where the α-cluster structure states are predicted. The resonant states around the 4α threshold in the nucleus 16O are the focus of the present contribution. The 12C(6Li,d)16O reaction was measured at a bombarding energy of 25.5 MeV employing the São Paulo Pelletron-Enge-Spectrograph facility and the nuclear emulsion detection technique. Resonant states above the α threshold were measured and an energy resolution of 15-30 keV allows to define states previously unresolved. The angular distributions of the absolute cross sections were determined in a range of 4-40 degree in the center of mass system and up to 17 MeV excitation energy. The upper limit for the resonance widths in the crucial region of the 4α threshold was obtained. These values revealed to be at least a factor three smaller than the ones previously reported in the literature, indicating that the α cluster structure information on this region should be revised.

(18O,16O) Two-neutron transfer reactions for spectroscopic studies.

A systematic study of the response of different nuclei to the (18O, 16O) two-neutron transfer reaction at 84 MeV incident energy was pursued at the INFN-LNS in Catania (Italy). The experiments were performed using several solid targets from light (9Bc, 11 B, 12,13C, 16O, 28Si) to heavier ones (58,64Ni, 120Sn, 208Pb). The 16O ejectiles were detected at forward angles by the MAGNEX magnetic spectrometer and identified without the need of time of flight measurements. Exploiting the large momentum (≈ 25%) and angular (50 msr) acceptance of the spectrometer, energy spectra were obtained with a relevant yield up to about 20 MeV excitation energy. A common feature of the light nuclei spectra is the strong population of states with well known configuration of two-particle over a core and the appearance of unknown resonant structures in the continuum. These latter can reveal the excitation of a collective mode connected with the transfer of a pair. For the heavier nuclei as 66Ni a completely different behaviour is observed indicating the presence of more dissipative processes in the reaction mechanisms that hide the spectroscopic information.

Monte Carlo Semi-Empirical Model for Si(Li) X-Ray Detector: Differences between Nominal and Fitted Parameters.

A detailed characterization of a X-ray Si(Li) detector was performed to obtain the energy dependence of efficiency in the photon energy range of 6.4 - 59.5 keV. which was measured and reproduced by Monte Carlo (MC) simulations. Significant discrepancies between MC and experimental values were found when lhe manufacturer parameters of lhe detector were used in lhe simulation. A complete Computerized Tomagraphy (CT) detector scan allowed to find the correct crystal dimensions and position inside the capsule. The computed efficiencies with the resulting detector model differed with the measured values no more than 10% in most of the energy range.

Positron annihilation spectroscopy techniques applied to the study of an HPGe detector.

Doppler Broadening Spectroscopy of the large Ge crystal of an HPGe detector was perforrned using positrons from pair production of 6.13 MeV ϒ-rays from the 19F(p,αϒ) 16O reaction. Two HPGe detectors facing opposite sides of the Ge crystal acting as target provided both coincidence and singles spectra. Changes in the shape of the annihilation peak were observed when the high voltage applied to the target detector was switched on or off, amounting to somewhat less than 20% when the areas of equivalent energy intervals in the corresponding normalized spectra are compared.

Quasi-bound alpha resonant states populated by the 12C(6Li,d) reaction.

Several narrow alpha resonant 16O states were detected through the 12C(6Li,d) reaction, in the range of 12 to 17 MeV of excitation energy. The reaction was measured at a bombarding energy of 25.5 MeV employing the São Paulo Pelletron-Enge-Spectrograph facility and the nuclear emulsion technique. Experimental angular distributions associated with four natural parity quasi-bound states ncar the 4α threshold are presented and compared to DWBA predictions.

The alpha-cluster model applied to 74Ge.

There are few studies using cluster models in the nuclei around the intermediate and heavy mass regions. The alpha-cluster model is based on the interaction between an alpha particle and a nucleus chosen as a core. This model can be applied to nuclear system where alpha-cluster stability is expected and the application in light and intermediate mass nuclei was able to give consistent descriptions of experimental data.

Study of reactions induced by 6He on 9Be

We present the results of experiments using a 6He beam on a 9Be target at energies 7 − 9 times the Coulomb barrier. Angular distributions of the elastic, inelastic scattering (target breakup) and the -particle production in the 6He+9Be collision have been analysed. Total reaction cross sections were obtained from the elastic scattering analyses and a considerable enhancement has been observed by comparing to stable systems.

Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen an schweren Elementen in einer Puffergaszelle

Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen an schweren Elementen in einer Puffergaszelle Die vorgelegte Arbeit beschreibt vorbereitende Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen schwerer Elemente (Z>100) in einer mit Argon gefüllten Puffergaszelle. Dazu wurden am Element Erbium (Z=68), dem chemischen Homolog von Fermium (Z=100), zunächst in einem Fourier-Transformations-Massenspektrometer (FT/MS) Reaktionen mit Sauerstoff (O₂), Methan (CH₄) und Butylen (C₄H₈) untersucht und deren Reaktionskonstanten zu k(Er+O2)=(3,6±0,3)•10^-10cm³/s, k(Er+C4H8)=(1,3±0,1)•10^-10cm³/s gemessen. Für die Reaktion Er⁺+CH₄ wurde eine Obergrenze der Reaktionskonstante von k(Er+CH4)?,3•10^-15cm³/s bestimmt. Dieselben Reaktionen wurden anschließend in einer mit 60 mbar Argon gefüllten Puffergaszelle am Tandembeschleuniger des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg studiert.Das in die Zelle eingeschossene Erbium wurde nach der Thermalisierung in einem zweistufigen Laserprozess resonant ionisiert. Diese Messungen führten zu gleichen Ergebnissen wie die FT/MS-Messungen (k(Er+O2)=3,3±0,4)•10^-10cm³/s, k(Er+CH4)?2•10^-17cm³/s). Die Reaktion von Erbium mit Butylen wurde ebenfalls beobachtet, eine Reaktionskonstante konnte jedoch nicht bestimmt werden. Die Reaktion von Erbium mit Sauerstoff wurde auch mit den direkt in die Puffergaszelle eingeschossenen Ionen ohne Laserionisation untersucht. Eine reproduzierbare Reaktionskonstante konnte nicht bestimmt werden, mögliche Ursachen werden diskutiert.Aus der Driftzeit der Ionen im Puffergas können Ionenmobilitäten bestimmt werden. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Ionenradien und damit auch auf Bindungslängen in Molekülen. Zwischen Plutonium und Americium wurde bei einer Driftzeit von (1,88±0,01) ms ein Driftzeitunterschied von (0,07±0,02) ms gemessen und daraus eine relative Verringerung des Ionenradius von Americium gegenüber dem von Plutonium um (3,1±1,3)% bestimmt. Relativistische Rechnungen sagen für den atomaren Radius von Americium gegenüber Plutonium eine Kontraktion in gleicher Größenordnung voraus; für Ionenradien existieren zur Zeit noch keine Rechnungen. Aus den gemessenen Driftzeiten des Plutoniums von (1,85±0,01) ms und Plutoniumoxids von (2,38±0,01) ms wurde eine Zunahme des Ionenradius des Plutoniumoxids gegenüber dem Plutonium um (28±2)% bestimmt.Außerdem wurden Reaktionen von Ruthenium (Z=44) und Osmium (Z=76), beides chemische Homologe von Hassium (Z=108), mit Sauerstoff in der FT/MS-Apparatur untersucht, mit dem Ziel widersprüchliche Messungen der Reaktionskonstanten aufzuklären.

Hochauflösende Resonanzionisationsspektroskopie an Samarium und Gadolinium

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die mehrstufige Resonanzionisation zur Spektroskopie im Gadolinium und Samarium eingesetzt und am Gadolinium für analytische Untersuchungen weiterentwickelt. Der Einsatzbereich der RIMS mit kontinuierlichen und gepulsten Lasern an komplexen Atomen wurde damit deutlich erweitert. Samarium und Gadolinium gehören zur Gruppe der Lanthanide, aufgrund der komplizierten Elektronenkonfigurationen zeichnen sie sich durch ein interessantes atomares Spektrum aus. Im Samarium wurde der erste von maximal drei resonanten Übergängen bezüglich Isotopieverschiebung und Hyperfein-strukturaufspaltung untersucht, knapp unterhalb des ersten Ionisationslimits nach möglichst ungestörten Rydbergserien gesucht und aus der Konvergenz dieser Serien das Ionisationspotenzial für 154Sm isotopenselektiv zu IP = 45519.30793(43) cm-1 bestimmt. Samarium und Gadolinium besitzen eine komplexe Kontinuumsstruktur, die sich durch schmale und starke autoionisierende Resonanzen auszeichnet. Daten früherer Untersuchungen zur Gadoliniumkontinuumsstruktur wurden in dieser Arbeit systematisch ausgewertet und durch eigene Messungen ergänzt. Zur theoretischen Beschreibung der Linienprofile interferierender autoionisierender Zustände wurde neben Fanoprofilen auch auf einen Ansatz aus der Kernphysik zurückgegriffen, den K-Matrix-Formalismus, und ein entsprechendes Simulationsprogramm eingesetzt. Anwendung auf ausgewählte spektrale Bereiche im Samarium und Gadolinium zeigt gute Reproduktion der Linienformen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde darüber hinaus die Einsetzbarkeit von gepulsten Lasern für die Spurenanalyse untersucht und die Erreichbarkeit der notwendigen Spezifikationen für medizinische Fragestellungen demonstriert.

Study of electromagnetic reactions on light nuclei with the Lorentz Integral Transform method

In dieser Arbeit aus dem Bereich der Wenig-Nukleonen-Physik wird die neu entwickelte Methode der Lorentz Integral Transformation (LIT) auf die Untersuchung von Kernphotoabsorption und Elektronenstreuung an leichten Kernen angewendet. Die LIT-Methode ermoeglicht exakte Rechnungen durchzufuehren, ohne explizite Bestimmung der Endzustaende im Kontinuum. Das Problem wird auf die Loesung einer bindungzustandsaehnlichen Gleichung reduziert, bei der die Endzustandswechselwirkung vollstaendig beruecksichtigt wird. Die Loesung der LIT-Gleichung wird mit Hilfe einer Entwicklung nach hypersphaerischen harmonischen Funktionen durchgefuehrt, deren Konvergenz durch Anwendung einer effektiven Wechselwirkung im Rahmem des hypersphaerischen Formalismus (EIHH) beschleunigt wird. In dieser Arbeit wird die erste mikroskopische Berechnung des totalen Wirkungsquerschnittes fuer Photoabsorption unterhalb der Pionproduktionsschwelle an 6Li, 6He und 7Li vorgestellt. Die Rechnungen werden mit zentralen semirealistischen NN-Wechselwirkungen durchgefuehrt, die die Tensor Kraft teilweise simulieren, da die Bindungsenergien von Deuteron und von Drei-Teilchen-Kernen richtig reproduziert werden. Der Wirkungsquerschnitt fur Photoabsorption an 6Li zeigt nur eine Dipol-Riesenresonanz, waehrend 6He zwei unterschiedliche Piks aufweist, die dem Aufbruch vom Halo und vom Alpha-Core entsprechen. Der Vergleich mit experimentellen Daten zeigt, dass die Addition einer P-Wellen-Wechselwirkung die Uebereinstimmung wesentlich verbessert. Bei 7Li wird nur eine Dipol-Riesenresonanz gefunden, die gut mit den verfuegbaren experimentellen Daten uebereinstimmt. Bezueglich der Elektronenstreuung wird die Berechnung der longitudinalen und transversalen Antwortfunktionen von 4He im quasi-elastischen Bereich fuer mittlere Werte des Impulsuebertrages dargestellt. Fuer die Ladungs- und Stromoperatoren wird ein nichtrelativistisches Modell verwendet. Die Rechnungen sind mit semirealistischen Wechselwirkungen durchgefuert und ein eichinvarianter Strom wird durch die Einfuehrung eines Mesonaustauschstroms gewonnen. Die Wirkung des Zweiteilchenstroms auf die transversalen Antwortfunktionen wird untersucht. Vorlaeufige Ergebnisse werden gezeigt und mit den verfuegbaren experimentellen Daten verglichen.

Experimental investigation of the reactions 25 Mg(alpha,n)28 Si, 26 Mg(alpha,n)29 Si, 18 O(alpha,n)21 Ne and their impact on stellar nucleosynthesis

In der vorliegenden Dissertation werden die Kernreaktionen 25Mg(alpha,n)28Si, 26Mg(alpha,n)29Si und 18O(alpha,n)21Ne im astrophysikalisch interessanten Energiebereich von E alpha = 1000 keV bis E alpha = 2450 keV untersucht.rnrnDie Experimente wurden am Nuclear Structure Laboratory der University of Notre Dame (USA) mit dem vor Ort befindlichen Van-de-Graaff Beschleuniger KN durchgeführt. Hierbei wurden Festkörpertargets mit evaporiertem Magnesium oder anodisiertem Sauerstoff mit alpha-Teilchen beschossen und die freigesetzten Neutronen untersucht. Zum Nachweis der freigesetzten Neutronen wurde mit Hilfe von Computersimulationen ein Neutrondetektor basierend auf rn3He-Zählrohren konstruiert. Weiterhin wurden aufgrund des verstärkten Auftretens von Hintergrundreaktionen verschiedene Methoden zur Datenanalyse angewendet.rnrnAbschliessend wird mit Hilfe von Netzwerkrechnungen der Einfluss der Reaktionen 25Mg(alpha,n)28Si, 26Mg(alpha,n)29Si und 18O(alpha,n)21Ne auf die stellare Nukleosynthese untersucht.rn