Dynamics and Thermodynamics of Exo3c Nuclear Systems - PowerPoint PPT Presentation

Dynamics ¡and ¡Thermodynamics ¡of ¡Exo3c ¡Nuclear ¡Systems ¡ OpportuniEes ¡with ¡Reaccelerated ¡Beams ¡at ¡NSCL ¡ Alan ¡McIntosh ¡ Texas ¡A&M ¡University ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

Mapping ¡Nuclear ¡Phase ¡Diagram ¡for ¡ Systems ¡of ¡different ¡N-­‑Z ¡Asymmetries ¡ 20 emperature (MeV) critical point metastable regions 15 gas liquid T 10 spinodal region 5 MUL T I − FRAGMENT AT ION stable nucleus 0 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 ρ / ρ 0 NIMROD ¡4pi ¡array ¡@ ¡TAMU ¡ Zn+Zn, ¡Ni+Ni ¡@ ¡35 ¡MeV/u ¡ Reconstructed ¡the ¡hot ¡primary ¡quasi-­‑ • projecEle ¡following ¡the ¡collision ¡ Extracted ¡thermodynamic ¡quanEEes ¡ • for ¡shape-­‑equilibrated ¡QPs ¡ Caloric ¡curve ¡(T ¡vs ¡E*/A) ¡depends ¡on ¡asymmetry. ¡ CriEcal ¡parameters ¡T c ¡and ¡ρ c ¡depend ¡on ¡asymmetry ¡ A.B ¡McIntosh ¡et ¡al. ¡PLB ¡719 ¡337 ¡(2013) ¡ A.B. ¡McIntosh ¡et ¡al. ¡EPJA ¡50 ¡35 ¡(2014) ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

Nuclear ¡Thermodynamics ¡( July ¡2015) : ¡ Calibra4on ¡underway ¡ 78,86 Kr+C ¡@ ¡E/A ¡= ¡15, ¡25, ¡35 ¡MeV ¡ Fusion ¡reacEons ¡provide ¡systems ¡of ¡well ¡ known ¡asymmetry ¡and ¡excitaEon ¡energy ¡ FAUST ¡ Measure ¡Light ¡Charged ¡ParEcles ¡ PosiEon-­‑SensiEve ¡ ΔE, ¡E ¡ à ¡Z, ¡A, ¡Energy ¡ 1.6° ¡≤ ¡θ ¡≤ ¡45° ¡ Quadrupole ¡Triplet ¡Spectrometer ¡ Measure ¡Fusion-­‑EvaporaEon ¡Residues ¡ A.B. ¡McIntosh ¡et ¡al., ¡NIMA ¡arEcle ¡in ¡preparaEon ¡ Time-­‑Of-­‑Flight, ¡ΔE, ¡E ¡ à ¡Velocity, ¡Energy, ¡Z, ¡A ¡ L. ¡Heilborn ¡et ¡al., ¡NIMA ¡arEcle ¡in ¡preparaEon ¡ P. ¡Cammarata ¡et ¡al., ¡NIMA ¡792, ¡61 ¡(2015) ¡ 0.9° ¡≤ ¡θ ¡≤ ¡2.3° ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

O p p o r t u n i t i e s a t R e A Mapping ¡the ¡Nuclear ¡Phase ¡Diagram ¡for ¡Extreme ¡N-­‑Z ¡Asymmetries: ¡ • Fusion ¡with ¡ 74,87 Kr+C ¡ large ¡spread ¡in ¡asymmetry: ¡ • @ ¡4.6 ¡MeV/u ¡(ReA3) ¡ à ¡E*/A ¡= ¡0.6 ¡MeV ¡ 13 ¡neutrons ¡difference ¡ • @ ¡9.2 ¡MeV/u ¡(ReA6) ¡ à ¡E*/A ¡= ¡1.1 ¡MeV ¡ (N-­‑Z)/A ¡= ¡0.02 ¡to ¡0.16 ¡ • @ ¡18.4 ¡MeV/u ¡(ReA12) ¡ � ¡E*/A ¡= ¡2.2 ¡MeV ¡ • @ ¡23.0 ¡MeV/u ¡(ReA15) ¡ � ¡E*/A ¡= ¡2.8 ¡MeV ¡ • Fusion ¡with ¡ 74,87 Kr+Mg ¡ • @ ¡4.6 ¡MeV/u ¡(ReA3) ¡ à ¡E*/A ¡= ¡0.8 ¡MeV ¡ • @ ¡9.2 ¡MeV/u ¡(ReA6) ¡ à ¡E*/A ¡= ¡1.6 ¡MeV ¡ • @ ¡18.4 ¡MeV/u ¡(ReA12) ¡ � ¡E*/A ¡= ¡3.3 ¡MeV ¡ • @ ¡23.0 ¡MeV/u ¡(ReA15) ¡ � ¡E*/A ¡= ¡4.0 ¡MeV ¡ • Higher ¡beam ¡energy ¡allows ¡more ¡of ¡the ¡phase ¡diagram ¡to ¡be ¡explored ¡ • Measurement ¡of ¡the ¡fusion ¡residue ¡at ¡small ¡angles ¡(Si-­‑CsI ¡or ¡ large ¡acceptance ¡ spectrometer, ¡e.g. ¡ISLA ) ¡ • Measurement ¡of ¡evaporated ¡parEcles ¡5°-­‑45° ¡(Si-­‑CsI) ¡ ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

Neutron ¡and ¡proton ¡transport ¡ between ¡projec3le ¡and ¡target ¡ Earlier ¡work ¡at ¡the ¡SuperHILAC ¡ Heavy ¡residue ¡yields ¡ 40,48Ca+U ¡@ ¡8.5 ¡MeV/u ¡ provide ¡informaEon ¡on ¡ How ¡are ¡nucleons ¡transferred? ¡ the ¡details ¡of ¡the ¡force ¡ How ¡are ¡protons ¡transferred ¡ governing ¡nucleon ¡ differently ¡than ¡protons? ¡ transport. ¡We’ve ¡ learned ¡about ¡the ¡ More ¡recently ¡at ¡TAMU’s ¡MARS: ¡ potenEal’s ¡ 86Kr+64,58Ni ¡@ ¡15MeV/u ¡ Trends ¡in ¡the ¡yield ¡raEos ¡(isoscaling) ¡ dependence ¡on ¡ demonstrate ¡incomplete ¡equilibraEon ¡ ¡ asymmetry , ¡density, ¡ momentum... ¡ G.A. ¡SoulioEs ¡et ¡al, ¡PRC ¡90 ¡064612 ¡(2014) ¡ R.T. ¡de ¡Souza ¡et ¡al, ¡PRC ¡39 ¡114 ¡(1989) ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

Neutron ¡and ¡proton ¡transport ¡ between ¡projec3le ¡and ¡target: ¡ (N-­‑Z)/A ¡equilibra3on ¡ Classical ¡Isoscaling ¡at ¡MSU: ¡ Sn+Sn ¡@ ¡50 ¡MeV/u ¡ Isoscaling ¡of ¡intermediate ¡mass ¡fragments ¡ Establish ¡degree ¡of ¡N-­‑Z ¡equilibraEon ¡achieved ¡ This ¡year ¡at ¡TAMU’s ¡NIMROD: ¡ 70 Zn, 64 Zn, 64 Ni ¡+ ¡ 70 Zn, 64 Zn, 64 Ni ¡@ ¡35 ¡MeV/u ¡ a) Isoscaling, ¡ b) isobaric ¡yield ¡raEos, ¡and ¡ c) composiEon ¡of ¡reconstructed ¡quasi-­‑projecEles ¡ Isotopic ¡yields ¡of ¡all ¡types ¡ à ¡provide ¡complementary ¡measures ¡of ¡the ¡N-­‑Z ¡equilibraEon ¡ are ¡sensiEve ¡to ¡the ¡ equilibraEon ¡and ¡can ¡provide ¡ 35 ¡MeV/nucleon ¡ 35 ¡MeV/nucleon ¡ 50 ¡MeV/nucleon ¡ Equilibration ¡Observable access ¡to ¡the ¡asymmetry ¡energy ¡ 70,64 Zn+ 70,64 Zn 64 Zn, 64 Ni+ 64 Zn, 64 Ni 124,112 Sn+ 124,112 Sn Isoscaling ¡α ¡(Z=4-­‑8) 77% 83% 54% Isoscaling ¡α ¡(Z=4-­‑14) 76% 85% -­‑ 3 H/ 3 He ¡ratio 72% 77% -­‑ Theriault ¡et ¡al. ¡PRC ¡74 ¡051602R ¡(2006) ¡ 96% 85% -­‑ QP ¡m s L. ¡May ¡Ph.D. ¡Thesis, ¡Texas ¡A&M ¡Univeristy ¡(2015) ¡ M.B. ¡Tsang ¡et ¡al. ¡PRC ¡92 ¡062701 ¡(2004) ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

Isospin ¡transport ¡with ¡extreme ¡(N-­‑Z)/A ¡ O p p o r t u n i t i e s 74,87 Kr ¡+ ¡ 64,70 Zn ¡or ¡ 74,87 Kr ¡+ ¡ 112,124 Sn ¡ a t R e A • @ ¡4.6 ¡MeV/u ¡(ReA3) ¡ • @ ¡9.2 ¡MeV/u ¡(ReA6) ¡ • @ ¡18.4 ¡MeV/u ¡(ReA12) ¡ • @ ¡23.0 ¡MeV/u ¡(ReA15) ¡ ¡ Larger ¡range ¡of ¡beam ¡energy: ¡ • varying ¡dynamical ¡character ¡ • varying ¡degree ¡of ¡equilibraEon ¡ � ¡Greater ¡sensi3vity ¡to ¡the ¡poten3al ¡driving ¡equilibra3on ¡ • Measurement ¡of ¡the ¡projecEle-­‑like ¡fragment ¡at ¡small ¡angles ¡(Si-­‑CsI ¡or ¡ large ¡ acceptance ¡spectrometer, ¡e.g. ¡ISLA ) ¡ • Measurement ¡of ¡charged ¡parEcles ¡in ¡the ¡forward ¡hemisphere ¡(Si-­‑CsI ¡array) ¡ • Measurement ¡of ¡free ¡neutrons ¡(e.g. ¡ MoNA-­‑LISA, ¡LENDA, ¡VANDLE ) ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡

Neutron ¡and ¡proton ¡transport ¡ ¡to ¡ O and ¡from ¡the ¡mid-­‑rapidity ¡region ¡ p p o r t u n i t i e s a t R e A Isospin ¡transport ¡ including ¡a ¡system ¡with ¡N<Z ¡ Majority ¡parEcle ¡(the ¡protons!) ¡should ¡be ¡preferred ¡at ¡ • low ¡density ¡when ¡N<Z ¡ InteresEng ¡check/constraint ¡on ¡transport ¡models ¡ • Allow ¡for ¡a ¡new ¡type ¡of ¡measurement ¡to ¡constrain ¡the ¡ • symmetry ¡energy ¡ 53,64 Co ¡+ ¡ 40,48 Ca ¡(N-­‑Z=-­‑1,18) ¡ • @ ¡4.6 ¡MeV/u ¡(ReA3) ¡ • @ ¡9.2 ¡MeV/u ¡(ReA6) ¡ • @ ¡18.4 ¡MeV/u ¡(ReA12) ¡ • @ ¡23.0 ¡MeV/u ¡(ReA15) ¡ • FIRST ¡@ ¡TAMU ¡ Higher ¡beam ¡energies ¡produce ¡densi3es ¡farther ¡from ¡ • 64Zn+64Zn ¡@ ¡35 ¡MeV/u ¡ satura3on ¡density ¡ � ¡Stronger ¡density-­‑driven ¡transport ¡ In ¡the ¡nucleon ¡transport ¡process, ¡the ¡ excess ¡neutrons ¡are ¡manifest ¡as ¡free ¡ Measurement ¡of ¡projecEle-­‑like ¡fragment ¡small ¡angles ¡(Si-­‑ • neutrons ¡between ¡the ¡target ¡and ¡ CsI ¡or ¡ large ¡acceptance ¡spectrometer ) ¡ projecEle ¡ Measurement ¡of ¡charged ¡parEcles, ¡2°-­‑45° ¡in ¡Si-­‑CsI ¡ • Measurement ¡of ¡neutrons, ¡2°-­‑45°, ¡ M-­‑L, ¡LENDA, ¡VANDLE ¡ • Theriault ¡et ¡al. ¡PRC ¡74 ¡051602R ¡(2006) ¡ Alan ¡McIntosh, ¡Texas ¡A&M ¡University ¡ ¡ ReA ¡Upgrade ¡Workshop, ¡August ¡2015, ¡East ¡Lansing ¡