Published December 2000 | Version v1
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Signature of a spinodal decomposition in the multifragmentation process of very heavy nuclear systems / Fossil signature of spinodal decomposition in multifragmentation of very heavy nuclear systems

Description

A dynamical description of the multifragmentation process shows that mechanical instabilities are responsible for spinodal decomposition of a nuclear system that spend sufficient time in the low-density region. The Xe + Sn system at 32 MeV/A incident energy, measured with INDRA multidetector, was chosen to prove experimentally this hypothesis. High performance techniques in energy calibration of Silicon detectors and CsI(Tl) scintillators were developed in order to exploit the excellent detection qualities of the multidetector. For the first time, the contribution of δ rays to the light output emitted by scintillators was quantitatively derived. Multifragmentation events coming from a system composed by almost all of nucleons of the reaction entrance channel were selected using detection completeness and event shape criteria. The dynamical model BoB realistically simulates the spinodal instabilities. This model reproduces all of dynamic and static observables. More exclusive comparisons were made to constrain again the model. Reduced velocity correlation functions were studied and gave information about the topology of the fragments at freeze-out. Charge correlation of the fragments showed that a small proportion of events (0.1 %) emits equal-sized fragments. This was interpreted as a fossil signature of the spinodal decomposition in a finite system. Indirectly, this is a proof of a first order phase transition associated to the multifragmentation of hot nuclei. (author)

Abstract (French)

Une description dynamique du processus de multifragmentation montre que si le systeme nucleaire forme lors de la collision se trouve dans le domaine de basses pendant un temps assez long, les instabilites mecaniques generes vont conduire a la decomposition spinodale du systeme. Le systeme choisi afin de prouver experimentalement cette hypothese a ete Xe+Sn a 32 MeV/A mesure avec le multidetecteur INDRA. Les qualites remarquables de detection du multidetecteur ont ete exploitees au maximum en developpant des techniques tres performantes pour l'etalonnage en energie des detecteurs Silicium (2-4% precision) et scintillateurs CsI(Tl) (8-20 % precision). Pour la premiere fois la contribution des electrons δ dans le bilan de la lumiere emise par scintillateur a ete prise en compte de facon quantitative. Les evenements de multifragmentation d'un systeme constitue par la quasi-totalite des nucleons de la voie d'entre ont ete selectionnes a l'aide des criteres concernant la detection complete et la forme de l'evenement. Le modele dynamique BoB, ou les instabilites spinodale sont simules d'une facon assez realiste, reproduit bien l'ensemble des observables dynamique et statique. Des comparaisons plus exclusives ont ete realise pour contraindre toujours plus le modele. Les correlations en vitesse reduite des fragments ont ete etudiees. Des informations sur la topologie de fragments au freeze-out ont ete extraites. Les correlations en charge des fragments ont montre l'existence d'une faible proportion (0.1 %) des evenements caracterises par une emission de fragments de taille egale. Cela a ete interpretee comme une signature fossile de la decomposition spinodale dans un systeme fini et comme une preuve indirecte, a travers l'existence d'une zone de coexistence (de type liquide-gaz), d'une transition de phase du premier ordre associee a la multifragmentation des noyaux chauds

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Original title (French)
Signature fossile d'une decomposition spinodale dans la multifragmentation de systemes nucleaires tres lourds

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Imprint Pagination
120 p.
Report number
IPNO-T--00-13

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