Multifragmentation in heavy systems : partitions and phase transition signals

Multifragmentation de systèmes lourds : partitions et signaux de transition de phases

Eric Bonnet (1)

1 IPNO - Institut de Physique Nucléaire d'Orsay

This work studies mononuclear systems produced in heavy ion collisions with large (peripheral : Au+Au) and small (central : Xe+Sn et Gd+U) impact parameters. These two classes of collisions need specific selections in order to isolate sources in thermal equilibrium (quasi-projectiles and quasi-fusion sources). We perform analyses on the statistical ensembles of events obtained after those selections to evidence phase transition signatures. First, a bimodal behaviour of the biggest fragment distribution, in peripheral
collisions, is related to an order parameter using a renormalisation with an equiprobable excitation energy
distribution constraint. A comparison with a canonical ensemble gives us information on the coexistence region
location. Then, we compare static and dynamical properties of fragments produced by these sources in peripheral and central collisions. Differences on fragment multiplicities and charge asymmetry of partitions are observed. They find their origins in the presence or not of a velocity field mostly related
to collective radial expansion during fragment formation. Analyses of the signal related to abnormal fluctuations of configurational energies and of the fossil signal related to spinodal decomposition for Au quasi-projectiles are performed to establish a link with the same signals already observed for central collisions. Finally, the location of events of the two types of sources in the E*- Z1 plane, are compared with a phase diagram, particulary the boundaries of the coexistence region deduced from the previous signals.

Ce travail porte sur l'étude de systèmes mononucléaires produits dans des collisions d'ions lourds à grands (périphériques : Au+Au) et faibles (centrales : Xe+Sn et Gd+U) paramètres d'impact. Ces deux types de collisions nécessitent des sélections spécifiques pour isoler des sources en équilibre thermique. Sur les ensembles statistiques d'événements obtenus après ces sélections, on réalise des analyses mettant en évidence des signaux de transition de phases du premier ordre. Le premier concerne le comportement bimodal de la distribution du plus gros fragment (Z1), dans les collisions périphériques, que l'on relie à celui d'un paramètre d'ordre en appliquant une renormalisation sous la contrainte d'une distribution équiprobable de l'énergie d'excitation (E*). Après une comparaison avec l'ensemble canonique, nous en déduisons des informations sur la localisation de la zone de coexistence. Nous comparons ensuite les propriétés statiques et dynamiques des fragments produits par ces sources, en collisions centrales et périphériques. Les différences observées sur le nombre de fragments et l'asymétrie en charge des partitions trouvent une explication dans la présence ou non, lors de la formation des fragments, d'un champ de vitesse principalement lié à une expansion collective radiale. Nous effectuons une analyse du signal de fluctuations anormales d'énergies configurationelles et une recherche d'un signal fossile de décomposition spinodale sur les quasi-projectiles d'Au, pour ensuite établir une cohérence avec les signaux déjà observés pour le système Xe+Sn. Nous relions finalement le peuplement du diagramme E*- Z1 par les deux systèmes, à celui d'un diagramme de phases avec une délimitation de la zone de coexistence.

Mots clés: spinodal instabilities<br />expansion energy<br />hot nuclei<br />fragment partitions<br />phase transition signals<br />phase diagram<br />peripheral and central collisions<br />bimodality

Mots clés: instabilités spinodales<br />énergie d'expansion<br />noyaux chauds<br />partitions des fragments<br />signaux de transition de phases <br />diagramme de phases<br />collisions centrales et périphériques <br />bimodalité

Domaines: Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]

Eric Bonnet. Multifragmentation de systèmes lourds : partitions et signaux de transition de phases. Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]. Université Paris Sud - Paris XI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00121736⟩