Isospin Symmetry Breaking in sd Shell Nuclei

Y.L. Lam (1)

1 THEORIE - Physique théorique

In the thesis, we develop a microscopic approach to describe theisospin-symmetry breaking effects in sd-shell nuclei.The work is performed within the nuclear shell model.A realistic isospin-conserving Hamiltonian is supplementedby a charge-dependent part consisting of the Coulomb interaction andYukawa-type meson exchange potentials to model charge-dependent forces ofnuclear origin. The extended database of the experimental isobaric mass multiplet equation coefficients is compiled during the thesis work and is used in a fit of the Hamiltonian parameters.The constructed Hamiltonian provides an accurate theoretical description ofthe isospin mixing nuclear states. A specific behaviour of the IMME coefficients have been revealed.We present two important applications (i) calculations of isospin-forbiddenproton emission amplitudes, which is often of interest for nuclearastrophysics, and (ii) calculation on corrections to nuclear Fermi beta decay, which is crucial for the tests of fundamental symmetries of the weak interaction.

Dans cette thèse, nous avons développé une approche microscopique de la description des effets de la brisure de symétrie d'isospin dans les noyaux de la couche sd. Le travail est effectué dans le cadre du modèle en couches.Nous avons ajouté à un Hamiltonien nucléaire traditionnel, qui conserve l'isospin, l'interaction de Coulomb et le potentiel de type Yukawa d'échange de mésons pour modéliser les forces nucléaires dépendantes de la charge. La base de données sur les coefficients expérimentaux de l'équation des multiplets de masse isobariques (IMME) a été mise au point dans le cadre de cette thèse et a été utilisée pour ajuster les paramètres de l'hamiltonien. L'hamiltonien ainsi construit fournit une description théorique très précise du mélange d'isospin dans les états nucléaires. Nous montrons la pertinence de cette approche dans deux applications importantes : (i) le calcul des amplitudes d'émission de proton interdites par isospin, essentiels dans le cadre d'astrophysique nucléaire et (ii) le calcul de corrections (dues au mélange d'isospin) aux transitions bêta superpermises du type Fermi, cruciales pour les tests des symétries fondamentales du Modèle Standard de l'interaction électrofaible.

Mots clés: Nuclear shell model; Isospin symmetry breaking; Isospin nonconserving Hamiltonian; Isobaric multiplet mass equation; Correction to superallowed Fermi beta transitions; Beta delayed proton emission

Mots clés: Modèle en couche nucléaire; Brisure de la symétrie d'isospin; Hamiltonien qui ne conserve pas l'isospin; Équation de masse des multiplets isobariques; Correction aux transitions bêta superpermises du type Fermi; Emission de protons retardée par décroissance bêta

Domaines: Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]

Y.L. Lam. Isospin Symmetry Breaking in sd Shell Nuclei. Nuclear Theory [nucl-th]. Université de Bordeaux1, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00777498⟩