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AbstractAbstract
[en] The thesis sets itself in the framework of the study of core-collapse supernovae (CCSN). First, the modeling of the composition of the core of a massive star during its collapse has been investigated. To this aim, we have built a new treatment of the nuclear statistical equilibrium starting from a single-nucleus approximation equation of state (Lattimer and Swesty, LS). This allows a more realistic description of the nuclear distribution inside the core and, more specifically, to quantify the role of the nuclear masses. The distributions obtained with the original mass functional (LS) and those obtained with HFB-24 and DZ10 mass models have been compared for several thermodynamic conditions of a typical CCSN trajectory. The differences in the composition could lead up to ∼25% deviations in the electron-capture rate, thus showing the need to identify a proper mass model to use in CCSN simulations. Therefore, we performed high precision mass measurements in the nuclear mass region of interest, via a double Penning trap at the IGISOL facility (Jyvaskyla, Finland). Five new mass excess were determined for the following nuclei: 69m,70Co, 74,75Ni et 76mCu. The precision has been improved for five others: 67Fe, 69Co, 76,78Cu, 79mZn. Finally, we have confirmed the values obtained by recent studies for 77Cu and 79Zn. The experimental values of the nuclear gaps for Z=28 and N=50 have been compared with the results predicted by DZ10 and HFB-24. The latter model better reproduces the evolution of these gaps. Therefore, HFB-24 was used in our new statistical treatment, that we implemented in an existing CCSN hydrodynamical simulation. We have observed a moderated impact of the mass model on the composition of the collapsing core. Moreover, we found that the differences in composition have small effect on the collapse dynamics, which appears to be more sensitive to the electron-capture model. Further studies should thus focus on this parameter. (author)
[fr]
La these porte sur l'etude des supernovae a effondrement de coeur (CCSN). D'abord, nous avons cherche a modeliser la composition du coeur de l'etoile massive lors de son effondrement. Nous avons elabore un nouveau traitement de l'equilibre statistique nucleaire a partir d'une equation d'etat basee sur l'approximation de noyau unique (Lattimer et Swesty, LS). Cela permet d'obtenir une description plus realiste de la distribution des noyaux constitutifs du coeur et de quantifier plus specifiquement le role des masses nucleaires. Les distributions obtenues avec la fonctionnelle de masse originelle (LS) et celles obtenues a partir des modeles de masse tels que HFB-24 et DZ10 ont ete comparees pour plusieurs conditions thermodynamiques d'une trajectoire typique de CCSN. Les differences de composition pouvant conduire a des deviations sur le taux de capture electronique allant jusqu'a ∼25%, il est apparu important de definir un modele de masse realiste a utiliser pour la simulation de CCSN. Pour cela, nous avons realise des mesures de masse de precision dans la region d'interet, avec un double piege de Penning aupres de l'installation IGISOL (situee a Jyvaskyla, Finlande). Cinq nouveaux exces de masse ont ete determines pour les noyaux suivants: 69m,70Co, 74,75Ni et 76mCu. La precision a ete amelioree pour cinq autres: 67Fe, 69Co, 76,78Cu, 79mZn. Enfin, nous avons confirme les valeurs obtenues par des etudes recentes pour le 77Cu et le 79Zn. Des lors, les valeurs experimentales des gaps nucleaires Z=28 et N=50 ont ete comparees aux resultats predits par DZ10 et HFB-24. Ce dernier modele reproduit mieux l'evolution des gaps en question. De fait, HFB-24 a ete utilise dans notre nouveau traitement statistique, que nous avons implemente dans une simulation hydrodynamique existante de CCSN. Au final, nous avons observe un impact modere du modele de masse sur la composition du coeur en effondrement. Par ailleurs, nous avons montre que ces differences de composition ont peu d'effet sur la dynamique d'effondrement, celle-ci semble plus affectee par le taux de capture electronique. Les etudes futures devraient se focaliser plutot sur ce parametreOriginal Title
Mesures de masse autour du 78Ni et nouveau traitement de l'equilibre statistique nucleaire pour l'etude des supernovae a effondrement de coeur
Primary Subject
Secondary Subject
Source
26 Sep 2019; 265 p; 272 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; Physique
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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INIS IssueINIS Issue