Evolution de la structure nucléaire dans les noyaux exotiques

par Min Si

Projet de thèse en Structure et réactions nucléaires

Sous la direction de Alain Astier et de Radomira Lozeva.


  • Résumé

    Les études de structure nucléaire se concentrent sur la compréhension des propriétés nucléaires loin de la stabilité. L'observation expérimentale de la déformation, par exemple pour les noyaux supposés magiques et sphériques, a profondément modifié la compréhension des noyaux riches en neutrons. Pour certains d'entre eux, la disparition des nombres magiques connus et l'apparition de nouveaux nombres magiques ont été trouvées. Ces effets sont liés à l'influence mutuelle de certaines orbitales à neutrons et à protons qui déplacent l'énergie orbitale, ouvrant ou fermant ainsi des trous dans l'énergie. En s'éloignant des nouveaux nombres magiques, la collectivité s'installe et on ignore actuellement quels autres effets pourraient se produire et provoquer de nouveaux phénomènes à étudier. L'étude proposée ici couvre la structure en couches autour du noyau clé pour le processus r 132Sn (N = 82) qui est très riche en neutrons et l'évolution de la déformation au-delà de ce noyau doublement magique. Le travail de thèse se concentrera sur la spectroscopie d'un ou plusieurs noyaux exotiques dans la région de masse A = 134-140. En particulier, il s'agira d'étudier l'évolution des orbitales dans la couche majeure n = 5, la possible apparition d'une fermeture de couche a N = 90 ou le croisement des orbitales. Leur interaction avec les orbitales de protons de faible énergie et l'effet sur la collectivité et la déformation du noyau seront simultanément sondées. Les isotopes d'intérêt seront produits par deux mécanismes complémentaires avec accès sur différentes observables et excitations en termes d'énergie et de spin. Des travaux expérimentaux seront réalisés sur les produits à désintégration bêta - un procédé unique par lequel les noyaux exotiques se désintègrent vers la vallée de la stabilité. Ces investigations utilisent la fission induite par les électrons et l'ionisation laser (installation ISOL ALTO, Orsay et / ou fission, induite par les neutrons thermiques (réacteur nucléaire de l'ILL, Grenoble). Outre les riches données de structure nucléaire, ces études peuvent fournir des informations sur l'évolution des étoiles, ainsi que des mesures de la durée de vie et des probabilités de neutrons bêta (Pn), d'intérêt astrophysique, sont accessibles et font l'objet d'une telle étude sur la décroissance bêta.

  • Titre traduit

    Evolution of the nuclear structure in exotic nuclei


  • Résumé

    Nuclear structure studies are focused on the understanding of nuclear properties far from stability. The experimental observation of deformation for example for nuclei which are supposed to be magic and spherical has deeply changed the understanding for the neutron-rich nuclei. For some of these, the disappearance of the known magic numbers and the appearance of new magic numbers was found. These effects are related to the mutual influence of certain proton-neutron orbitals that move the orbital energy, thereby opening or closing gaps in energy. Going away from the new magic numbers, collectivity sets in and it is currently unknown what other effects could occur and cause new phenomena to investigate. The study proposed here covers the shell structure around the key nucleus for the r-process 132Sn (N=82) which is very neutron-rich and the evolution of the deformation beyond this doubly-magic nucleus. The thesis work will be concentrating on the spectroscopy of one or several exotic nuclei in the mass-region A=134-140. In particular, it will focus on the evolution of the orbitals in the n=5 major shell, the possibility of appearing of a new N=90 shell gap or the crossing of orbitals. Their interaction with the low-energy proton orbitals and the effect on collectivity and the deformation of the nucleus will simultaneously be probed. The isotopes of interest will be produced by two complementary mechanisms with access on different observables and excitations in terms of energy and spin. Experimental work will be performed on beta-decay products - a unique process with which exotic nuclei decay towards the valley of stability. These investigations make use of fission induced by electrons and laser ionization (ISOL facility ALTO, Orsay and/or fission, induced by thermal neutrons (nuclear reactor at ILL, Grenoble). In addition to the rich nuclear structure data, these studies can provide key information on the evolution of stars. Also lifetime measurements and beta-delayed neutron probability (Pn), of astrophysical interest, are accessible and are in the scope of such beta-decay study.