Valdir Guimaraes.

O projeto aborda a intrigante questão aberta na física nuclear de baixa energia de como a dinâmica de poucos corpos emerge da estrutura de muitos corpos em núcleos atômicos fracamente ligados. Vamos nos concentrar na determinação do papel dominante desempenhado pelos graus de liberdade de poucos corpos em núcleos fracamente ligados, que normalmente são apenas uma correção das contribuições de partícula única para as propriedades nucleares de núcleos estáveis. Para isso, mecanismos de reação e estrutura nuclear envolvendo núcleos exóticos fracamente ligados serão investigados com teoria e experimentos, necessários para uma compreensão mais profunda de processos astrofísicos, como reações nucleares no cosmos para a nucleossíntese estelar e a formação de matéria estelar densa. Além disso, exploraremos outras aplicações da dinâmica de poucos corpos para hádrons, gases atômicos frios e sistemas de matéria condensada.

Halo (exotic) nuclei have been one of the most intriguing topics in nuclear physics because of their extraordinary structures. These nuclei, neutron-rich or proton-rich, play a critical role in the formation of astrophysical processes. Due to their weakly bound structures, halo nuclei breakup easily when they enter a strong Coulomb field. Therefore, breakup reactions are often used as important tools in the study of halo nuclear structures. In this proposal, the nuclear structure of 12N(11C+p), one of the most intriguing candidates for a proton halo, will be examined experimentally and theoretically using breakup reactions. For this purpose, two new experiments will be conducted at Texas AM and Notre Dame National Laboratories, measuring the reaction cross-section of 12N+208Pb and the angular distribution of the breakup fragments. In the second experiment, 11C+p resonant energy spectrum will be obtained. Within the scope of the project, for the theoretical analyses of the measured experimental data, a comprehensive formalism will be developed by combining the formalism that produces elastic and non-elastic (breakup, transfer, fusion) cross-sections of 3-body systems (core+valance+target) and the methods that produces the angular distribution of fragment particles within the framework of Coupled Channels Model. This formalism will then be translated into a computer code in the Python programming language. As a result, for the first time, a code will be developed that provides both the total cross-section and the distribution of the cross-section with respect to product nuclei. The experimental and theoretical results will be combined to investigate in detail the effect of the breakup of 12N halo on the elastic scattering and fusion cross-sections when interacting with a heavy target.

Nesse projeto, estamos propondo investigar estruturas de clusters em núcleos leves (11B, 12B, 12C e 12N) realizando medidas nos laboratórios da University of Notre Dame e Cyclotron Institute da Texas AM University, nos Estados Unidos. Vamos utilizar reações de espalhamento ressonante induzidas por feixes estáveis de 10B e 11B e radioativos de 10Be e 11C em alvos de prótons e deutério e medidas da distribuição angular para a reação de breakup para o sistema 12N+208Pb, aprofundando no estudo da relação entre o mecanismo de reação e a estrutura do projétil, e sua dependência com a energia incidente.

Bolsas de doutorado e pos-doutorado para desenvolver pesquisa na Universidade de Notre Dame, Estados Unidos. Nesse projeto estamos propondo investigar a estrutura de alguns núcleos leves como 11B, 11C, 12B e 12C em altas energias de excitação. A estrutura desses núcleos é importante tanto para o entendimento da estrutura de formação de aglomerados em núcleos leves como também para astrofísica. Ressonâncias no núcleo 12C com alto spin poderia nos dar indicações mais claras da existência de outras bandas de rotação nesse núcleo além da banda do estado fundamental e estado de Hoyle. Vamos estudar a estrutura desses núcleos através de medidas de espalhamento ressonante em cinemática inversa, incidindo feixe radioativo de 10Be e feixe estável de 10B em alvos plásticos de prótons e deutério

A estrutura exótica de halo presente em alguns núcleos leves é um dos fenômenos mais fascinantes que surgiu no estudo da estrutura nuclear. Alguns núcleos leves ricos em próton ou em nêutrons, tais como 6He, 8B, 10C, 11Li, 11Be, 12N, 15C e 17F, exibem estruturas anômalas como grandes extensões radiais, estruturas exóticas ou grandes deformações. Nesse projeto estamos propondo investigar essas estruturas exóticas de cluster em núcleos leves ricos em nêutrons ou prótons utilizando feixes radioativos disponíveis nos laboratórios da Texas AM University (TAMU) e no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP). Os nucleons de valência de alguns desses núcleos se estendem para distâncias além do potencial de ligação fazendo com que suas estruturas sejam anômalas e que essas partículas sejam fracamente ligadas. Com isso os acoplamentos com canais de espalhamento inelástico e de breakup são ingredientes importantes para descrever os mecanismos de reações induzidos por esses núcleos. A possibilidade de se produzir feixes com essas partículas oferece uma oportunidade única para desenvolver pesquisas de fronteira na física nuclear.

This INTERNATIONAL RESEARCH PROJECT/IRP (former "LABORATOIRE INTERNATIONAL ASSOCIÉ") of the National Institute of Nuclear Physics and Particle Physics of the CNRS, placed under the supervision of the University of Paris-Sud, brings together, in Orsay, the Institute of Nuclear Physics (IPN), the Laboratory of the Linear Accelerator (LAL) and the Center de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), and, in Caen, the Large National Accelerator of Heavy Ions (GANIL), a joint CNRS - CEA (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Alternative Energies). Other CNRS laboratories are involved in the assembly: the Research Center on Ions, Materials and Photonics (CIMAP) and the Corpuscular Physics Laboratory (LPC) of the University of Caen, the Pluridisciplinary Institute Hubert Curien ( IPHC) of the University of Strasbourg, the Institute of Nuclear Physics (IPNL) of the University of Lyon, and the Laboratory of Subatomic Physics and Cosmology (LPSC) of the University of Grenoble. On the Brazilian side, the supervisors are the Aeronautical Technological Institute (ITA), the University of São Paulo (USP), the State University of São Paulo (UNESP) and the 'Institute of Energy and Nuclear Research of the National Commission of Nuclear Energy (IPEN - CNEN), in the State of São Paulo. The coordinators of the LIA are Jaume Carbonell (up to 2019) and Ubirajara Van Kolck (2019-), directors of research at the INP dOrsay and Tobias Frederico, professor at the ITA. The objective is to develop and strengthen Franco-Brazilian scientific projects on the following themes: Experimental Nuclear Physics: Reactions of astrophysical interest, Halo nuclei; Applied Nuclear Physics: Radioisotopes, Fusion, Radio dosimetry, Reactor neutrino; Theoretical Physics: EFT, Nuclear Reactions, Hadron Physics.

O contexto deste projeto insere-se na cooperação e nas relações já existentes entre as equipes Brasileira e Francesa. O projeto segue uma série de colaborações entre o Institut de Physique Nucleaire, Université Paris-Sud, IN2P3-CNRS, Orsay (IPNO) e GANIL com o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e com o Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP) que já ocorre há vários anos. O projeto engloba aspectos teóricos e experimentais na fronteira da Física Nuclear e Hadrônica. Os problemas atuais que serão investigados são distribuídos em três linhas de pesquisa (I) Física Nuclear Teórica de poucos corpos relativísticos no espaço de Minkowski. (II) Física Nuclear Teórica de poucos corpos não-relativísticos com teorias efetivas e universalidade aplicadas em núcleos fracamente ligados. (III) Física Nuclear Experimental de reações com núcleos exóticos leves, com estrutura de aglomerados ou fracamente ligados.

Investigação das varias facetas da dinamica de Condensados de Bose-Einstein e de Nucleos Exoticos. Desenvolvimento e aplicações a teoria de Caos Quantico. Estudo da Turbulencia Quantica. Reações nucleares induzidas por feixes exóticos.

Esse projeto consiste na investigação da estrutura de núcleos radioativos leves ricos em nêutrons ou em
prótons através de medidas de espalhamento elástico. Núcleos leves ricos em nêutrons ou prótons tais
como os isótopos de boro 8,12,13B, e os isótopos de carbono 10,14,15C, são núcleos radioativos com tempo de vida média em torno de dezenas a centenas de milissegundos. Alguns desses núcleos, como o 8B e 10C e 15C, exibem propriedades exóticas e são chamados núcleos exóticos.

A investigação da estrutura nuclear de núcleos radioativos e exóticos e o estudo de reações de interesse para Astrofísica Nuclear são os mais ativos campos da Física Nuclear atualmente. Uma das ferramentas bastante poderosa para se estudar a estrutura de núcleos exóticos é a medida de espalhamento elástico desses núcleos em alvos pesados e leves. A descrição da seção de choque de espalhamento elástico é bastante sensível ao potencial de interação entre os núcleos projétil e alvo e a estrutura dos núcleos envolvidos. Pretendo nesse projeto dar continuidade a um estudo sistemático com medidas de distribuição angular de espalhamento elástico para isótopos radioativos de 10C, 14C e 12B em alvo de 58Ni. Essas medidas seriam particularmente interessantes para fazermos uma análise comparativa com sistemas já medidos, 10B, 11B e 8B+58Ni e 10C+58Ni. Os feixes de 10C, 14C e 12B serão produzidos pelo sistema RIBRAS instalado em São Paulo. Reações nucleares de captura de prótons e nêutrons têm um papel determinante na produção de energia, na existência e evolução dos entes astrofísicos. Nesse projeto estamos propondo investigar as seguintes reações: i)A reação 10Be(p,4He)7Li importante para o ciclo CNO primordial através da medida da função de excitação do espalhamento ressonante 10Be+p usando o método do alvo grosso. ii) A reação de captura de prótons 22Na(p,gama)23Mg, importante para o ciclo O-Ne em novas e supernovas, através da investigação espectroscópica do 23Mg com medidas da reação de transferência 24Mg(3He,4He)23Mg no IPN-Orsay (França).

Reações de captura de prótons eneutrons tem um papel determinante na produção de energia, na existência e evolução dos entes astrofísicos determinam a produção de energia. Medidas diretas dessas reações são experimentalmente muito difíceis devido as baixíssimas seções de choque. Para superar essas dificuldades reações de transferência e espalhamento ressonante tem sido utilizados para se obter informações espectroscópicas de alguns núcleis tais como energia, spin e taxas de decaimento, que são utilizados em cálculos de taxas de reações. Nesse projeto estamos propondo investigar algumas dessas reações envolvidas no processo explosivo de nova e no ciclo CNO primordial realizando medidas em laboratórios de São Paulo e França. Nesse projeto estamos propondo investigar as seguintes reações: i)A reação 10Be(p,4He)7Li importante para o ciclo CNO primordial em São Paulo ii) A reação de captura de prótons 22Na(p,gama)23Mg e 22Ne(p,gamma)23Na, importante para o ciclo O-Ne em novas e
supernovas, em Orsay, e 14O(p,gamma)15F no GANI (França).

A física de núcleos exóticos é atualmente a fronteira da física nuclear na região de baixas energias. O projeto envolve medidas de espalhamento e reações nucleares induzidas por projeteis leves exóticos como o 6He, 8Li e outros em alvos de diversas massas. Os feixes secundários de núcleos exóticos leves são produzidos no sistema RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil) instalado no Laboratório Aberto de Física Nuclear, no Instituto de Física da USP. Este projeto vem sendo desenvolvido desde a instalação do RIBRAS em 2004 e já produziu inúmeros artigos e teses. No momento vários grupos de pesquisa de São Paulo e de outros lugares utilizam o sistema RIBRAS e o presente projeto visa a manutenção de hélio líquido necessário para a operação do equipamento, além da aquisição de isotopos para alvos e eletrônica.

O projeto consiste na investigação de reações de espalhamento elástico de feixes radioactivos em alvo gasoso de 4He e protons. Nossa proposta é investigar o processo de espalhamento elástico para os seguintes sistemas 7Be+4He, 8B+4He, 6He+p e 8B+p. Faremos medidas de distribuição angular (probabilidade de espalhamento em função do ângulo e medidas da função de excitação (probabilidade de espalhamento em função da energia). Para a medida de distribuição angular utilizaremos um alvo gasoso de 4He a uma pressão relativamente baixa (100 mbar). Com essa pressão no alvo gasoso as partículas do feixe espalhadas atravessam o alvo e são detectadas. Para as medidas da função de excitação deveremos utilizar uma pressão mais alta no alvo gasoso de tal forma que as partículas do feixe sejam freadas dentro do alvo e apenas as partículas de recuo de 4He ou prótons retro-espalhados saiam e sejam detectados. Ao investigarmos a função de excitação para alguns desses sistema estaremos investigando as ressonâncias no núcleo composto formado. Com a medida da função de excitação do sistema 8B+4He poderemos investigar a influência das ressonâncias do núcleo composto 12N na reação 8B(alfa,p)11C, que é uma importante reação no modelo do universo primordial não-homogêneo e na evolução de estrelas supermassivas com baixa metalicidade (primeiras estrelas do universo). Os feixes de radioactivos de 6He, 7Be e 8B serão produzidos com o sistema RIBRAS instalado no labotatório Pelletron de São Paulo. Essas medidas serão utilizadas para se estudar a estrutura dos núcleos exóticos e para determinar potenciais de interação que serão mais tarde utilizados em cálculos de reações de captura de alfas de interesse para astrofisica de núcleos leves.

A maneira como matéria nuclear dentro da estrela evolui é através dos vários tipos de reações que transforme elementos leves como Hidrogênio em núcleos mais pesados tal como Helio, Carbono etc. De acordo com a massa da estrela a composição nuclear no seu interior é tal que algumas reações dominam o processo da queima. No Sol, uma estrela com massa relativamente pequena, as reações que dominam são a transformação de Hidrogênio em Helio, enquanto em estrelas bem mais massivas, reações envolvendo elementos mais pesados como Oxigênio, Neon etc. se transformam em elementos ainda mais pesados. 
Em vários etapas nestas cadeias são produzidos elementos radioativos que não existem na natureza, mas são importantes elos entre uma parte da cadeia e a outra que segue. Fica evidente que o estudo da fusão que envolve estes núcleos radioativos, tal como 11-Li (3 protons + 8 neutrons) e 23-0 (8 protons + 15 neutrons), torna-se muito importante. A nossa intenção, neste projeto que está sendo desenvolvido no IEA-USP, é nos dedicar a este tipo de estudo. O estudo proposto será através de discussões e debates em reuniões regulares envolvendo pesquisadores de renome de dentro e de fora da USP, inclusive de fora do Brasil, e a realização de projetos de pesquisa e publicações científicas resultantes.

Nesse projeto estamos propondo a realização de dois conjuntos de experiências envolvendo feixes com núcleos fracamente ligados e núcleos radioativos a serem realizados em colaboração com grupos do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense e do Laboratório Tandar na Argentina. Um dos conjuntos de experiência corresponde a medidas da distribuição de barreira do espalhamento quase-elástico para o sistema 7Li+154Sm. Nessas medidas utilizaremos o feixe de 7Li a ser obtido do laboratório Tandar da Argentina. No segundo conjunto de medidas, iremos medir a distribuição angular para o espalhamento elástico de núcleos exóticos ricos em prótons, 7Be e 8B, em alvos de Carbono. Esses feixes exóticos serão obtidos utilizando-se o sistema de produção de feixes radioativos RIBRAS, instalado no laboratório Pelletron do Instituto de Física da USP.

El presente proyecto tiene como objetivo potenciar la colabpración en el campo de la fisica nuclear teórica y experimental entre miembros de la uniersidade de Sao Paulo (USP) Brasil y de la Universidad de Sevilla (USE) Espanha. La colaboracon con el grupo de Sao Paulo pretende estudar diversos problemas de estrutura y disperson nuclear, mediante la realizacion de experimentos de disperson con aceleradores (CNA) de Sevilla, así como en el acelerador Pelletron de Sao Paulo. Ademas de la realizacion de las medidas, trabajaremos conjuntamente en el posterior analises de dados y en la interpretation de resultados..

Esse projeto visa o intercambio cientifico entre tres instituicoes brasileiras, uma argentina e uma uruguaia, na área de reacões nucleares entre íons pesados, compreendendo estudos experimentais e teóricos.

Além de reações de interesse para a astrofísica nuclear, a investigação
da estrutura nuclear de núcleos que estão longe da linha de estabilidade (núcleos exóticos) é um dos campos mais ativos da Física Nuclear atualmente. Utilizando-se feixes radioativos, como proposto pelo projeto RIBRAS, é possível se investigar núcleos em condições extremas não apenas tem termos de densidade, temperatura e momento angular, mas também de número de protons e neutrons. Ao adicionarmos um número excessivo de prótons e neutrons podemos enfatizar e investigar certas propriedades nucleares tais como formas exóticas de decaimento e arranjo de estrutura de níveis, aumento nossa compreensão da estrutura nuclear.

Instalação de um sistema de duplo solenoides para produção de feixes 
radioactivos de baixa energia