le noyau non lié de 36Ca: sa structure et ses implications astrophysiques

par Louis Louis Lalanne (Lalanne)

Projet de thèse en Structure et réactions nucléaires

Sous la direction de Fairouz Hammache, Olivier Sorlin et de Marlène Assie.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat , en partenariat avec Laboratoire de Physique des deux Infinis Irène Joliot-Curie (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Présentation du Projet (motivation, réalisation et perspectives) : Le noyau de 34Ca présente plusieurs propriétés passionnantes. On s'attend à ce qu'il soit lié vis à vis de l'émission d'un proton, mais non lié vis à vis de 2 protons. Cette propriété n'a été découverte que dans de très rares cas jusqu'à présent dans la charte des noyaux [1-3], le premier ayant été découvert précisément au GANIL [4], les quelques suivants au GANIL ou GSI [5-7]. Avec 20 protons et 14 neutrons, le 34Ca peut être considéré comme un des rares noyaux à être prédit comme doublement magique. Il est le noyau miroir du 34Si, par rapport auquel le nombre de protons et de neutrons est échangé. Le 34Si a été prouvé comme noyau doublement magique [8,9], avec en plus la particularité de présenter une déplétion de proton (une bulle) en son centre [10], chose unique dans les noyaux atomiques connus jusqu'à présent. En raison de sa propriété miroir, le 34Ca devrait alors présenter une déplétion centrale en neutrons et être doublement magique. La force nucléaire étant indépendante de la charge, le spectre d'excitation et l'énergie de liaison d'un noyau inconnu peut être estimé à partir des valeurs correspondantes connues du noyau miroir. Lorsque l'un des noyaux considéré est peu ou non lié, cette symétrie miroir est brisée. Dans un tel cas, le couplage du noyau aux états non liés peut modifier son énergie de liaison ainsi que son schéma de niveaux. Même si jamais observé dans aucun noyau jusqu'à présent, le 34Ca pourrait subir une brisure telle qu'il ne serait plus magique! La présence d'une déplétion centrale neutron pourrait être une raison supplémentaire à cette brisure de symétrie. La première motivation de cette étude est l'exploration de la symétrie miroir dans ce noyau et de ses effets quant à son énergie de liaison, et sa perte possible de caractère magique. La seconde concerne la découverte de son émission de 2 protons qui n'a jamais été recherchée pour le moment, et la manière dont ils sont émis. Est-ce qu'ils décroissent sous forme de paires, permettent ainsi de sonder la nature de l'appariement nucléaire, ou décroissent-ils de manière indépendantes ? Pour le moment les tentatives pour caractériser l'appariement à partir de noyaux émetteurs de 2 protons n'ont pas été totalement concluantes, faute de statistique et du fait du mélange de configurations important dans les noyaux étudiés [5-7], chose que l'on n'attend pas dans le 34Ca s'il est doublement magique. Afin d'étudier le 34Ca (sa masse, sa spectroscopie, sa magicité et ses corrélations 2p), nous allons utiliser la réaction de transfert de 2 neutrons 36Ca(p,t)34Ca à 50MeV/A dans une cible cryogénique d'Hydrogène liquide. Huit détecteurs très segmentés de Si et CSI (MUST2) seront placés aux angles avant afin de détecter les t de la réaction et les 2 protons issus de la décroissance du noyau non lié de 34Ca. Des trajectomètres, des détecteurs de pertes d'énergie et de temps de vol seront utilisés pour identifier les noyaux produits. En plus de cette étude, nous pourrons également produire des noyaux d'intérêt astrophysique par réaction (p,d). Ces noyaux sont produits lors de phase d'accrétion de systèmes stellaires binaires entre une naine blanche et une étoile à neutrons (sursauts X). Les propriétés des noyaux étudiés seront essentielles pour caractériser la section efficace de capture de protons qui influe sur l'intensité et le profil temporel des sursauts X.

  • Titre traduit

    The unbound 36Ca nucleus: its structure and astrophysical implication


  • Résumé

    See french above