Synthèse des noyaux super-lourds : Rôle de l'analyse d'incertitude dans la modélisation

Doctoral thesis English OPEN
Lu, Hongliang (2015)
  • Publisher: HAL CCSD
  • Subject: Uncertainty analysis | Analyse d'incertitude | [PHYS.NUCL] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th] | Inférence Bayésienne | Linear regression | Théorie de la régression linéaire | Collisions nucléaires | Modèle de la goutte liquide | [ PHYS.NUCL ] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th] | Eléments super-lourds | Nuclear collisions | Liquid-drop model | Super-heavy elements | Bayesian inference

The existence of super-heavy elements (SHE) has been predicted by the nuclear shell model. However, thenuclear reaction theory for heavy systems, which is essential for the synthesis of SHE, has not been wellestablished yet. Although we have reached a general agreement on the reaction mechanism, large discrepanciesbetween quantitative predictions still persist because of the presence of the fusion hindrance phenomenon. Thefirst aim of this Ph.D. work is to investigate different models associated with the complete description of theheavy-ion fusion-evaporation reaction. Then, a complete uncertainty analysis, in combination with a newlydevelopedcascade code called KEWPIE2, is performed. By inspecting uncertainties due to parameters andmodels, it is clearly revealed that the fission barrier has the most crucial role to play in constraining the fusionmodels. How to determine the uncertainty associated with the fission barrier? Since we do not have enoughreliable data, we propose to consider Bayesian inference by reversing the usual mode of thinking. Based uponthe KEWPIE2 code with simulated pseudo-data (without fusion hindrance), preliminary results tell us that theestimated uncertainty in the fission barrier appears to be quite sensitive to the number and precision of datapoints as well as the nuisance parameters. Furthermore, it is known that the fusion process and the fission barriercan be both described within the framework of the liquid-drop model. Thus, they should be correlated with eachother. With the help of a simple liquid-drop mass formula and the regression theory, uncertainties in the modelparameters as well as the correlation between the neutron-separation energy and fission barrier are inspected.The influence of their covariances on the survival probability is concretely investigated. Further considerationwill be required to account for the correlation with the shell corrections.; L'existence d'éléments super-lourds (SHE) a été prédite par le modèle en couches. Cependant, la descriptionthéorique de la réaction nucléaire pour les systèmes lourds, essentielle pour la synthèse de SHE, n'a pas encoreété bien établie. Bien qu'il y ait un accord général sur le mécanisme de réaction, de grands écarts entre lesprévisions quantitatives persistent toujours en raison de la présence du phénomène de la fusion entravée. Lepremier objectif de cette thèse est d'étudier différents modèles liés à la description complète de la réaction defusion-évaporation. Puis, une analyse d'incertitude, en combinaison avec un code de cascade appelé KEWPIE2,est effectuée. En inspectant les incertitudes dues aux paramètres et modèles, il est clairement montré que labarrière de fission a le rôle le plus crucial pour contraindre les modèles de fusion à partir des donnéesexpérimentales. Comment faire pour déterminer l'incertitude associée à la barrière de fission? Puisque nous nedisposons pas d'assez de données fiables, nous avons cherché à appliquer l'inférence Bayésienne. À l'aide deKEWPIE2 et des pseudo-données inventées (sans fusion entravée), des résultats préliminaires nous indiquentque l'incertitude de la barrière de fission est sensible à la fois au nombre et à la précision de données ainsi qu'auxparamètres de nuisance. En outre, il est connu que le processus de fusion et la barrière de fission peuvent êtredécrits dans le même cadre du modèle de la goutte liquide. Ainsi, ils doivent être corrélées entre eux. Enrevisitant une simple formule de masse avec la théorie de la régression linéaire, les incertitudes sur lesparamètres du modèle ainsi que la corrélation entre l'énergie de séparation du dernier neutron et la barrière defission sont étudiés. L'impact de leurs covariances sur la probabilité de survie est concrètement analysée. Uneétude plus complète sera nécessaire pour tenir compte de la corrélation avec les corrections de couches.
  • References (211)
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