Teza prezinta noi contributii teoretice la intelegerea sistemelor fizice al caror caracter intrinsec puternic neliniar conduce la o paleta bogata de manifestari complexe si netriviale, interesante atat din punct de vedere pur teoretic, cat si din punct de vedere aplicativ. Dificultatea teoretica principala poate fi rezumata la identificarea in mod corect a gradelor de libertate relevante pentru fiecare sistem in parte, suplimentata de nevoia de a dezvolta formalismul potrivit pentru a le descrie, sau de a-l crea acolo unde este nevoie. Este remarcabil faptul ca a fost posibil acest demers atat in domeniul structurii nucleare, cat si in studiul evolutiei turbulentei plasmei confinate magnetic.

Prima parte a tezei este dedicata analizei aspectelor de colectivitate si clustering in cadrul structurii nucleare, un rol central fiind jucat de corelatiile de doua si patru corpuri. Prezentam prima analiza sistematica, pentru intreg tabelul nuclear, a marimii ce caracterizeaza aceste corelatii, si anume Lungimea de Coerenta, considerand formalismul standard Bardeen-Cooper-Schrieffer pentru interactia nucleara de pairing [1].

Aceleasi corelatii de doua si patru corpuri sunt legate in mod direct de fenomenul de dezintegrare alfa, a carui descriere teoretica microscopica prezinta diverse subtilitati. In acest sens, in cadrul aceluiasi formalism teoretic demonstram insuficienta corelatiilor de doua corpuri pentru reproducerea valorilor experimentale ale largimii de dezintegrare alfa. Acest fapt devine posibil insa in cadrul unui model fenomenologic unde efectele corelatiilor de patru corpuri sunt incorporate la nivelul campului mediu. In acest context, am evidentiat proportionalitatea dintre taria componentei aditionale de clustering alfa a campului mediu si largimea redusa alfa, de-a lungul tabelului nuclear, si deci implicit caracterul universal al acesteia [2]. De asemenea, am evidentiat un efect de staggering in probabilitatile de formare ale particulei alfa pentru nucleele par-pare si impare emitatoare alfa. Am aratat ca raportul dintre probabilitatea de formare experimentala si cea BCS este proportional cu patratul largimii reduse experimentale. Astfel, acest fenomen de staggering par-impar este o noua dovada a clustering-ului alfa in nuclee medii si grele [3].

Valorile mari ale largimii reduse de dezintegrare din regiunea deasupra 100Sn implica, conform proportionalitatii mentionate anterior, o componenta puternica de clustering si deci o prezenta robusta a clusterilor alfa. Aceasta poate fi evidentiata experimental prin raspunsul dipolar al nucleelor din aceasta regiune; astfel, se justifica aprofundarea studiului oscilatiilor colective ale nucleonilor individuali, la care insa participa si clusteri alfa. Generalizand tratarile prezente in literatura, intr-un model schematic de oscilator armonic analizam oscilatiile colective dipolare de tip GDR, pygmy si alfa, aflate in competitie, si notam posibilitatea de detectie experimentala a oscilatiilor alfa deasupra 100Sn [4].

Intrucat tratarea mentionata anterior este de tip semi-clasic, prezentam si un studiu microscopic al starilor cuasimoleculare alfa-nucleu. Avand ca date valorile experimentale ale largimilor partiale de dezintegrare alfa si folosind un potential alfa-nucleu realist, putem gasi parametrii potentialului efectiv alfa-nucleu in regiunea interna nucleara, precum si functiile de unda ale starilor asociate. In cadrul modelului nostru prezicem ca prima stare vibrationala rezonanta in potentialul cuasimolecular alfa-nucleu este aproape de bariera Coulombiana si astfel banda sa rotationala poate fi evidentiata experimental ca o structura de maxime in sectiunea de imprastiere a particulelor alfa. De asemenea, notam ca excitatia de dipol pe starea n = L = 1 de catre fascicule gamma in nuclee emitatoare alfa impare va putea aduce noi dovezi pentru existenta moleculelor de tip alfa in nuclee grele [5].

In cea de-a doua parte a tezei, suntem interesati de procesele neliniare in modurile colective instabile specifice plasmei confinate magnetic. In acest cadru, competitia intre ordine si haos se manifesta prin generarea de structuri cuazicoerente pe fondul de turbulenta, care modifica transportul in mod direct, dar si prin influenta lor asupra turbulentei. Aceste structuri apar in statistica traiectoriilor particulelor test in campul stocastic de viteze generat de turbulenta. Ele sunt rezultatul capturii traiectoriilor in miscari vorticale, cuaziperiodice. Se genereaza astfel clusteri de traiectorii ca urmare a coerentei miscarii pe traiectorii vecine.

Subliniem existenta unor diferente fundamentale intre acest proces de clustering al traiectoriilor in turbulenta si efectele din fizica nuclera discutate in prima parte a lucrarii. Structurile de traiectorii sunt tranziente si ele influenteaza dinamica proceselor. Se impune deci o tratare statistica Lagrangiana care sa evalueze corelatii ale vitezelor pe traiectorii la doua momente de timp. Aparitia unor corelatii Lagragiene si mentinerea lor pentru un timp suficient de lung produce clusteri de traiectorii in spatiul real (structuri cuazicoerente) sau in spatiul vitezelor (curgeri cuazicoerente). Ele descriu componenta ordonata a miscarii particulelor test si determina in mod direct descresterea semnificativa a difuziei si/sau generarea unui transport convectiv. Efectul clusterizarii traiectoriilor asupra evolutiei turbulentei depinde de tipul de turbulenta. Gradul de complexitate creste la acest nivel datorita constrangerilor neliniare determinate de evolutia selfconsistenta a distributiilor de electroni, ioni si a campurilor electromagnetice. Efectul clusterilor de traiectorii asupra evolutiei turbulentei a fost demonstrat recent folosind metoda modurilor test. Acesta consta in esenta in determinarea ratei de crestere a modurilor instabile intr-o plasma turbulenta, ca functie de caracteristile statistice ale turbulentei de baza. Se obtin astfel tendinta de evolutie a spectrului potentialului, care reprezinta baza unei abordari iterate a evolutiei turbulentei. In abordarea teoretica a Metodei Modurilor Test, pornim de la o descriere drift cinetica a plasmei si analizam raspunsul in densitate la o perturbatie in potential; impunand conditia de cuasineutralitate, regasim o relatie de dispersie a modurilor dependenta de proprietatile statistice ale turbulentei de fond. La randul lor, ratele de crestere ale modurilor ofera tendintele in evolutia turbulentei [6].

In cazul turbulentei generate de gradientul temperaturii ionice (ITG), analiza noastra a dezvaluit o nou procedeu fizic de generare curgeri zonale ce se manifesta in regim cuasiliniar, datorat difuziei ionice de-a lungul gradientului de termperatura. Difuzia capata astfel un rol dual, fiind responsabila nu doar de obisnuita atenuare a modurilor, ci si de generarea lor.

Pentru turbulenta datorata modurilor de electron capturati (TEM), Metoda Modurilor de test a permis determinarea ratelor de crestere nu doar in regimul cuasiliniar, ci si in cel neliniar. Am evidentiat aparitia unui proces neliniar complet diferit de cel gasit in cazul turbulentei de drift, dar care are aceeasi origine: captura stocastica a traiectoriilor in potentialul turbulentei care produce structuri de traiectorii. In acest caz, structurile de traiectorii duc la amplificarea efectului destabilizant al electronilor capturati, in cele din urma acesta depasind atenuarea difuziva, ceea ce conduce la rate de crestere mari, de ordinul celor regasite in absenta turbulentei [7].

Referinte:

[1] D.S. Delion, V.V. Baran, Phys. Rev. C 91 024312 (2015);
[2] V.V. Baran, D.S. Delion, Phys. Rev. C 94 034319 (2016);
[3] D.S. Delion, A. Dumitrescu, V.V. Baran, Phys. Rev. C 93 044321 (2016);
[4] V. V. Baran, D.S. Delion, J. Phys. G 45 035106 (2018);
[5] D.S. Delion, A. Dumitrescu, V.V. Baran, Phys. Rev. C 97 064303 (2018);
[6] M. Vlad, F. Spineanu, New J. Phys. 19 025014 (2017);
[7] V.V. Baran, D.I. Palade, M. Vlad, F. Spineanu, Rom. J. Phys. 64 502 (2019).