CROSS SECTION ESTIMATION FOR HEAVY ION NUCLEAR REACTIONS WITH A CASCADE CODE OF FUSION EVAPORATION

ESTIMACIÓN DE SECCIONES EFICACES PARA REACCIONES NUCLEARES DE IONES PESADOS CON UN CÓDIGO DE CASCADAS DE FUSIÓN EVAPORACIÓN

This article presents a study of fusion-evaporation nuclear reactions. Starting from a detailed description of the semi-classical theoretical framework behind this nuclear reaction, quantities such as the cross section of compound nucleus formation and various evaporation residues after its formation, as well as their cross sections (proportional to the events number), were estimated by means of a Python code. The code splits the compound nucleus formation process and its subsequent decay into several residual nuclei, which occurs as a sequential particle emission. In order to prioritize a first approximation theory, different nuclear models, with semi-classical and statistical origin, related to projectile-target fusion, light particle evaporation (n, p, α) and fission, were described in detail.

The values obtained with the computational routine developed were compared with experimental values and results from the PACE code. Cross sections were calculated for about 90 proposed reactions that produce residues with excess protons. In general, the results obtained show significant discrepancies, especially in heavy nuclei reactions, although some agreements are found even taking into account the limitations of the code. The main reason for this discrepancy may be associated with the lack or overestimation of some channels which may affect the proportion of events. This motivates a more sophisticated analysis in the future that could allow a wider range of channels.

En este artículo se presenta un estudio de las reacciones nucleares de fusión-evaporación. Partiendo de una descripción detallada de la teoría semi-cl´asica detrás de la reacción, se estimaron cantidades como la sección eficaz de formación del núcleo compuesto y diferentes residuos de la evaporación después de su formación, así como sus secciones eficaces (proporcionales al número de eventos), por medio de un código de Python. El código divide el proceso de formación del núcleo compuesto y su posterior decaimiento en varios núcleos residuales, lo que ocurre como una emisión secuencial de partículas. Para priorizar una descripción de primera aproximación, la teoría recopilada aborda diferentes modelos nucleares, de origen semi-clásico y estadístico, relacionados a los procesos de fusión proyectil-blanco, evaporación de partículas ligeras (n, p, α) y fisión.
Los valores obtenidos con la rutina computacional desarrollada se compararon con valores experimentales y resultados provenientes del c´odigo PACE. Se calcularon las secciones eficaces para alrededor de 90 reacciones propuestas que producen residuos con exceso de protones. Los resultados obtenidos, en general, muestran notables discrepancias, sobre todo en reacciones de núcleos pesados, aunque se encuentran diversas coincidencias incluso teniendo en cuenta las limitaciones del código. La razón principal para esta discrepancia puede estar asociada a la falta o sobreestimaci´on de ciertos canales que puedan alterar la proporci´on de los eventos. Esto motiva una análisis más sofisticado en el futuro que pueda permitir una mayor variedad de canales.