Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 137-151.

This dissertation investigates the synthesis of superheavy nuclei (SHN)
through fusion-evaporation reactions, focusing on the interplay between
nuclear structure, reaction dynamics, and experimental outcomes. The
research integrates three key studies, each addressing distinct aspects of
SHN production. The first study examines fusion barrier distributions in
reactions involving deformed nuclei, revealing signatures of elongated
(cold fusion) and compact (hot fusion) configurations. Using the coupled-
channel method with M3Y-Reid nucleon-nucleon interactions, it
demonstrates how nuclear orientation and deformation influence barrier
characteristics and fusion probabilities, offering insights into optimal
reaction mechanisms. The fusion barrier distributions of 11 fusion
reactions are investigated to explore the role of nuclear orientation as a
degree of freedom in fusion mechanisms involving deformed nuclei, as
well as to identify signatures of cold and hot fusion. Our analysis reveals
that the signature of hot fusion, associated with the compact
configuration of the deformed nuclei, is consistently prominent in the
extracted barrier distributions. Distinct peaks in the barrier distribution
can be uniquely attributed to either elongated-cold or compact-hot fusion
processes. Additionally, the imprint of compact-hot fusion may appear as
a slight enhancement in the barrier distribution at specific energies,
distinct from the neighboring values. The second study explores the
impact of single-particle rearrangement corrections within the nucleus-
nucleus potential, calculated via double-folding and Skyrme energy-
density models. It highlights how isovector density dependence and
rearrangement effects modulate Coulomb barriers and fusion cross-
sections, particularly in neutron-rich systems, with implications for
nuclear radii and skin thickness. The effect of the single-particle
rearrangement depends on both the strength of the nuclear force's




vi



attractive component and the isospin asymmetry of the system. The
rearrangement correction reduces both the neutron radius and neutron-
skin thickness in neutron-rich nuclei. Furthermore. The isospin-
asymmetry value at which the rearrangement contribution shifts up the
indicated Coulomb barrier, hindering the fusion cross-section, decreases
with decreasing the negativity of attractive part of the NN potential, the
strengths of its density dependence and spin–orbit terms, as well as it
related symmetry-energy coefficients. The third part of this study
analyses evaporation residue cross-sections in reactions involving
actinide targets with light and medium projectiles, emphasizing the role
of deformation and orientation in enhancing synthesis yields for neutron
evaporation channels (3n–6n). Collectively, these findings underscore the
critical influence of nuclear shape, orientation, and isospin asymmetry on
SHN formation, validated by comparisons with experimental data. This
work advances theoretical frameworks for predicting fusion dynamics
and provides practical guidance for selecting projectile-target pairs and
beam energies to expand the periodic table toward the elusive island of
stability.

تتناول هذه الأطروحة دراسة تكوين الأنوية فائقة الثقل الغير أرضية من خلال تفاعلات الاندماج
والتبخر، مع التركيز على تأثير البنية النووية، وديناميكيات التفاعل، ومقارنة النتائج النظرية
بالتجريبية. ينقسم البحث ل ثلاثة دراسات رئيسية، كل منها تتناول جوانب مختلفة للتأثير على إنتاج
الأنوية فائقة الثقل. الدراسة الأولى تفحص توزيعات حاجز الاندماج النووى في التفاعلات التي
تشمل أنوية مشوهة، حيث تكشف عن بصمات للآندماج البارد الناتج عن حواجز الجهد
المنخفضة والإندماج الساخن الناضج عن حواجز الجهد المضغوطة العالية. باستخدام طريقة
القنوات المتشابكة للبنية النووية مع تفاعلات نيوكلون-نيوكلون حقيقية تظهر الدراسة كيف يؤثر
التوجيه النووي والتشوه على خصائص الحاجز واحتمالات الاندماج، مما يوفر رؤى حول
الظروف المثلى للتفاعل. تم تحليل توزيعات حاجز الاندماج ل 11 تفاعل اندماجي لاستكشاف
دور التوجيه النووي كبعد مؤثر في آليات الاندماج التي تشمل أنوية مشوهة، وكذلك لتحديد
علامات الاندماج البارد والساخن. يكشف تحليلنا أن علامة الاندماج الساخن، المرتبطة بالتكوين
المضغوط للأنوية المشوهة، تظهر بوضوح باستمرار في توزيعات الحاجز التجريبية. يمكن حساب
نسب بعض القمم المميزة في توزيع الحاجز بشكل محدد لعمليات اندماج بارد أو ساخن مضغوط.
بالإضافة إلى ذلك، قد يظهر أثر الاندماج الساخن المضغوط كارتفاع طفيف في توزيع الحاجز
عند طاقات محددة بالنسبة للقيم المجاورة.
الدراسة الثانية تستكشف تأثير إعادة ترتيب النيوكلونات وجزء الجهد النووي-النووي الخاص
بهذا، المحسوب عبر نماذج الطي المزدوج وكثافة الطاقة ، وتسلط الضوء على كيف يعتمد تعديل
الجهد النووي على الكثافة اللامتماثلة للنيوترونات و البروتونات وتأثير هذا على حواجز الجهد
واحتمالية الاندماج - خاصة في الأنظمة الغنية بالنيوترونات- مع تداعيات على أنصاف أقطار
الأنوية وسمك القشرة النيوترونية. تبين أن تأثير إعادة ترتيب الجسيمات المفردة يعتمد على قوة
الجزء الجاذب للقوة النووية وعدم التناظر النيوترونى-البروتونى للنظام. يقلل إعادة ترتيب
النيوكلونات نصف القطر النيوترون وسمك القشرة النيوترونية في الأنوية الغنية بالنيوترونات.
علاوة على ذلك، تنخفض قيمة عدم التناظر النيوترونى-البروتونى - والتي عندها يرفع تأثير
إعادة الترتيب حاجز الجهد مما يعيق احتمالية الاندماج مع انخفاض - قوة الجزء الجاذب لتفاعل
النيوكلون-نيوكلون، و مدى اعتماده على الكثافة وعدم التماثل النبوكلونى و معاملات طاقة
التماثل المرتبطة به.
الجزء الثالث من هذه الدراسة يحلل مقاطع الاندماج والأنوية الناتجة في التفاعلات التي تشمل
أهدافًا من الأكتينيدات مع قذائف خفيفة ومتوسطة، مؤكدًا على دور التشوه والتوجيه في تعزيز
الإنتاجية عبر قنوات التبخر النيوتروني من 3n إلي 6n. تؤكد هذه النتائج مجتمعة على التأثير
الحاسم للشكل النووي و توزيعات الكثافة والتوجيه وعدم التناظر النيوترونى-البروتونى في
احتمالية تكوين الأنوية فائقة الثقل، مدعومة بمقارنات مع النتائج التجريبية. يقدم هذا العمل أطرًا
نظرية دقيقة للتنبؤ بديناميكيات الاندماج النووى، ويشير لجوانب تحسن اختيار أزواج الأنوية
المتفاعلة وطاقات الأنوية المقذوفة – نحو توسيع الجدول الدوري والوصول لمناطق الاستقرار
المتطلع اليها به.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.