Étude de la structure '208Pb+α' dans le noyau 212Po

par Etienne Dupont

Projet de thèse en Structure et réactions nucléaires

Sous la direction de Alain Astier.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec CSNSM - Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Tout récemment, nous avons découvert des états excités très particuliers dans le noyau 212Po. Ces états possèdent des propriétés surprenantes, notamment des durées de vie extrêmement brèves : ainsi, leur mode de décroissance unique via l'émission d'une transition γ de type dipolaire électrique E1 implique l'existence d'un important moment dipolaire électrique du système. L'isotope 212Po est un noyau lourd qui possède 4 nucléons de plus que le noyau stable doublement magique 208Pb. À ce titre, sa structure devrait être relativement simple à décrire par le biais du modèle en couches, c'est-à-dire 2 neutrons et 2 protons placés sur les premières orbites disponibles, solutions du potentiel moyen créé par 208Pb. Or ce type de modèle ne peut expliquer que le système ait un moment dipolaire électrique à si basse énergie d'excitation. Seule l'hypothèse d'une structure de type cluster « 208Pb+ α » sous-jacente dans 212Po permet d'expliquer l'existence de ces nouveaux états. Jusqu'à ce jour des états « α+ cœur » n'avaient été reportés que dans des noyaux légers, et interprétés comme provenant de la rotation collective du système autour de son centre de masse. Mais dans le cas du système « 208Pb+ α », la très grande masse du cœur sphérique rend impossible la rotation collective. Nous avons ainsi interprété ces états découverts dans 212Po par un mécanisme totalement inédit : le mouvement de vibration de la distance « α-cœur » autour de sa position d'équilibre. Un travail de thèse est proposé au sein du groupe « Structure du Noyau » au CSNSM afin d'étendre la compréhension de ce tout nouveau phénomène. Pour cela d'autres études sont nécessaires. Parmi celles-ci, une expérience de spectroscopie (dont nous sommes responsables) a été acceptée par le comité d'expériences GANIL, en utilisant le multidétecteur γ de dernière génération AGATA. Des expériences complémentaires auprès d'installations européennes (en France, Italie et Finlande) sont également envisagées pour mieux comprendre le mécanisme de la réaction conduisant à la formation du noyau de 212Po. Outre la réalisation et l'analyse des données de ces expériences, le candidat aura l'opportunité de s'intéresser également à l'aspect théorique de ce sujet puisqu'il interagira très fortement avec des collègues théoriciens pour modéliser ce phénomène inédit en physique nucléaire.

  • Titre traduit

    Study of the “α+208Pb” clusterization of the 212Po nucleus


  • Résumé

    New excited states have been recently discovered in the 212Po nucleus in the study of a transfer reaction of an α particle from a low-energy heavy-ion beam. These new states have surprising properties, such as extremely short lifetimes: thus their decay mode, which only proceeds via the emission of a dipole electric E1 transition, implies the existence of a large electric dipole moment of the system. The 212Po isotope is a heavy nucleus with 4 nucleons above the doubly magic stable nucleus 208Pb. As such, its structure should be relatively easy to describe through the shell model, namely, 2 neutrons and 2 protons placed on the first available orbits, solutions of the potential created by 208Pb. But this type of model cannot explain that the system would have an electric dipole moment at such low excitation energy. Only the assumption of a cluster-type structure “α+208Pb”, underlying in 212Po, can explain the existence of these new states. Until now, “α+core” states had been reported only in light nuclei, and interpreted as arising from the collective rotation of the system around its center of mass. However, in the case of the “α+208Pb” system, the collective rotation is prevented by the great mass of the spherical core. The states discovered in 212Po have been interpreted by a completely new mechanism: the vibration of the “α-core” distance around its equilibrium position. The goal of this thesis is to extend the knowledge of this new mechanism established in nuclear physics, in both experimental and theoretical directions. An experiment –already accepted– will be performed at GANIL and will constitute the heart of the PhD program. In this experiment the 212Po nucleus will be produced from a transfer reaction, and studied by a setup combining the AGATA γ array and a silicon particle detector.