Etude de la collectivité dans des noyaux de masses A≈120 déficients en neutrons proches de la drip-line proton

Study of collectivity in neutron-deficient A≈120 nuclei close to the proton drip line

• Auteur / Autrice : Praveen Muralidhar Jodidar
• Direction : Alain Astier, Costel Petrache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 31/10/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Elias Khan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilbert Duchêne, Emmanuel Clément, Janne Pakarinen, Xiao-Tao He
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilbert Duchêne, Emmanuel Clément

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isomérie

Spectrométrie gamma

Structure nucléaire

Mots clés libres

Structure nucléaire

Spectroscopie gamma

Bandes rotationnelles

Inversion de signature

Nuclear structure

Gamma spectroscopy

Rotational bands

Signature inversion

Résumé

Cette thèse présente des études spectroscopiques de noyaux très déficients en neutrons dans la région de masse A ≈ 120. Nous avons effectué la réaction de fusion-évaporation ⁶⁴Zn + ⁵⁸Ni et utilisé l'installation Jurogam 3 + MARA située au laboratoire JYFL en Finlande. Plus de 15 noyaux ont été produits dans cette réaction. Notre étude s'est principalement concentrée sur trois isotopes : ¹²⁰La, ¹¹⁷Cs, et ¹¹⁴I. Nous avons identifié pour la première fois des états excités dans ¹²⁰La, ce qui en fait l'isotope de lanthane le plus léger connu par spectroscopie. Les états observés sont organisés en une cascade construite sur l'état fondamental et une bande rotationnelle construite sur la configuration πh_11/2 ⊗ νh_11/2. Des calculs de Nilsson Strutinsky ont été effectués pour estimer les paramètres de déformation, et un modèle de rotor triaxial plus deux quasiparticules a été utilisé pour décrire l'inversion de signature et les probabilités de transition B(M1)/B(E2). Dans le noyau ¹¹⁷Cs, nous avons trouvé trois nouvelles bandes, établi l'état fondamental et les énergies d'excitation des bandes 1 et 2. Grâce aux spectres de masse obtenus au plan focal du séparateur MARA et aux rayons X observés par le détecteur Jurogam 3, nous avons fermement attribué toutes les bandes observées à ¹¹⁷Cs. Des calculs de modèle en couches avec conservation du nombre de particules ont été effectués pour vérifier les configurations attribuées à toutes les bandes. Les calculs suggèrent que ¹¹⁷Cs est un noyau déformé avec ε₂ ≈ 0.32. Nous avons également étudié la structure des niveaux de ¹¹⁴I. Dans ce noyau, nous avons trouvé plusieurs états à basse énergie d'excitation caractérisés par une faible déformation, et trois bandes de rotation à une énergie plus élevée, basées sur une déformation plus importante. Nous avons établi l'énergie d'excitation de toutes les bandes et ainsi identifié l'état fondamental. Trois nouveaux isomères ont été identifiés sur la base du déséquilibre des intensités. Les calculs de modèle en couches suggèrent une coexistence de formes prolate-oblate dans ¹¹⁴I. Dans tout ce travail, les spins et parités des états ont été attribués sur la base de mesures de corrélations angulaires et de polarisation. Nous avons également effectué une analyse détaillée des propriétés rotationnelles de toutes les bandes identifiées, ce qui nous a permis de comprendre la physique qui sous-tend la structure des niveaux.

This thesis reports on spectroscopic studies of very neutron-deficient nuclei in the mass region A ≈ 120. We performed the fusion evaporation reaction ⁶⁴Zn + ⁵⁸Ni and used the Jurogam 3 + MARA setup located at JYFL, Finland. More than 15 nuclei were produced in this reaction. Our study was mainly focused on three isotopes: ¹²⁰La, ¹¹⁷Cs, and ¹¹⁴I. We identified excited states in ¹²⁰La for the first time which makes ¹²⁰La the lightest isotope of lanthanum known spectroscopically. The observed states are organized in a cascade built on the ground state and a rotational band built on the πh_11/2 ⊗ νh_11/2 configuration. Cranked Nilsson Strutinsky calculations were performed to estimate the deformation parameters, and a two-quasiparticle plus triaxial rotor model was employed to describe the signature inversion and B(M1)/B(E2) transition probabilities. In the case of ¹¹⁷Cs, we found three new bands, established the ground state, and the excitation energies of bands 1 and 2. With the help of the mass spectra obtained at the focal plane of the MARA separator and the X-rays observed in the Jurogam 3 detector, we firmly assigned all the observed bands to ¹¹⁷Cs. Particle number conserving cranked shell model calculations were performed to check the assigned configurations to all bands. The calculations suggest that ¹¹⁷Cs is a deformed nucleus with ε₂ ≈ 0.32. We also studied the level structure of ¹¹⁴I, in which we found several low-lying states characterized by a small deformation, and three rotational bands at higher excitation energy based on larger deformation. We established the bandhead energy of all bands and thereby identified the ground state. Three new isomers were identified based on the imbalance in the intensities. The shell-model calculations suggest a prolate-oblate shape coexistence in ¹¹⁴I. In all this work, spins and parities were assigned based on angular correlation and polarisation measurements. We also performed a detailed analysis of the rotational properties of all identified bands, which helped us to understand the physics behind the level structure.