Etude expérimentale de l'évolution de la forme des noyaux exotiques

par Saba Ansari

Projet de thèse en Structure et réactions nucléaires

Sous la direction de Wolfram Korten.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec DSM-Institut de Recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    La forme d'un noyau, c.à.d. la déviation par rapport à une forme sphérique de la distribution en masse, est une des propriétés nucléaires fondamentales gouvernée à la fois par des effets macroscopiques et microscopiques, tels que l'énergie de liaison d'une goutte liquide et la structure en couche du noyau, respectivement. L'étude de la forme des noyaux exotiques par spectrométrie gamma permet de tester finement les différents modèles théoriques qui ont été développés pour les noyaux stables. L'objectif de cette thèse est l'étude de l'évolution de la forme des noyaux riches en neutrons in the isotopic chains from Zr (Z=40) to Pd (Z=46). Ces noyaux se situent loin des couches fermées et se déforment pour minimiser leur énergie potentielle. Contrairement à la grande majorité des noyaux qui prennent une forme d'ellipsoïde allongé, ces noyaux sont prédits comme très changeants pouvant aller d'allongés (prolate) à aplatis (oblate) en passant par des formes triaxiales. Mais l'information sur leur forme ou ‘‘collectivité'', qui est mesurée au travers des probabilités de transition des états excités vers l'état fondamental, reste encore très limitée. L'étude expérimentale aura lieu au GANIL à Caen ou les noyaux d'intérêt seront produits dans une expérience de fusion-fission utilisant un faisceau d'238U. Dans l'analyse nous prévoyons de mesurer les durées de vie dans des isotopes pairs et impairs de Zr, Mo, Ru et Pd. Ceci nous permettra de suivre l'évolution de la collectivité en fonction de A, Z et du spin dans une région étendue où se côtoient à la fois des noyaux sphériques et des noyaux déformés. L'expérience a été acceptée par le comité d'expériences du GANIL et sa réalisation est attendue dans le premier semestre 2017.

  • Titre traduit

    Shape evolution in exotic nuclei


  • Résumé

    The shape of an atomic nucleus, ie. the deviation of its mass distribution from sphericity, is a fundamental property and governed by a delicate interplay of macroscopic and microscopic effects, such as the liquid-drop like binding energy and the nuclear shell structure, respectively. Studying nuclear shape properties using gamma ray spectroscopic methods allows detailed tests of different nuclear models, which were originally developed for stable nuclei. We propose a project to study the evolution of nuclear shapes in exotic nuclei, far from the valley of stability, specifically in neutron-rich nuclei in the isotopic chains from Zr (Z=40) to Pd (Z=46). Usually, nuclear shapes are slowly evolving from spherical shapes around closed-shell or (doubly-) magic nuclei to elongated (prolate) shapes in nuclei with very many valence nucleons. The nuclei of interest, however, show rapidly evolving patterns of excited states, which can be interpreted as rapid variations of the nuclear shape, including the rare observation of oblate (disk-like) and triaxial shapes. So far the known properties for these nuclei are (mainly) limited to excitation energies. Information on the nuclear collectivity, which can be deduced from the lifetime of the excited states, are sparse, while direct information of the shape is practically non existing. The experimental program will take place at GANIL (Caen); the nuclei of interest will be produced as fission products in a fusion-fission reaction using a 238U beam. In the analysis we expect to measure lifetimes of excited states in several long isotopic chains, which will allow us to study the evolution of collectivity as function of A, Z and the intrinsic spin. The experiment was accepted by the GANIL program committee and is expected to be realised in the first semester of 2017.