Fusion et réactions directes autour de la barrière Coulombienne avec le noyau riche en neutrons 8He

par Antoine Lemasson

Thèse de doctorat en Constituants élémentaires et physique théorique

Sous la direction de Navin Alahari.

Soutenue en 2010

à Caen .

mots clés

• Faisceaux d'ions radioactifs
• Réactions nucléaires
• Fusion nucléaire
• Réactions directes (physique nucléaire)

Résumé

Les faisceaux d'ions radioactifs comme l'8He ouvrent de nouvelles perspectives pour étudier l'influence de nouveaux aspects structurels sur les mécanismes de réaction. Cette thèse présente les premières investigations sur les réactions induites par le noyau d'8He, faiblement lié et Borroméen, aux énergies autour de la barrière Coulombienne. La faible intensité des faisceaux d’ions radioactifs (~10^5 pps) nécessite le développement de techniques sensibles et sélectives. Une méthode expérimentale été développée pour mesurer précisément les sections efficaces de fusion. Dans le système 8He+197Au, les fonctions d'excitation de fusion et de transfert de neutron(s) ont été mesurées autour de la barrière. Les sections efficaces différentielles et intégrales pour la diffusion élastique, le transfert de neutron(s) et la fusion ont également été obtenues dans le système 8He+65Cu à partir de mesures inclusives et exclusives des rayons gamma caractéristiques, des particules chargées et des neutrons. Ces résultats expérimentaux et les calculs en voies couplées illustrent l'interconnexion des différents processus. Cette étude permet de comprendre l'influence de la structure interne de l’8He sur l'effet tunnel et le transfert de neutron(s) et met en évidence un comportement inattendu au sein de la chaîne isotopique des Héliums. L'étude systématique des fonctions d'excitation de fusion montre que, contrairement aux attentes, l’augmentation de la probabilité de l’effet tunnel sous la barrière Coulombienne associée à la structure interne des noyaux est beaucoup plus importante pour les noyaux «normaux» que pour les noyaux légers «exotiques» faiblement liés.

Titre traduit

Fusion and direct reactions around the Coulomb barrier with the neutron-rich 8He

Résumé

Radioactive ion beams like 8He, open new possibilities to investigate the influence of new and exotic structures on reaction mechanisms. This thesis presents the first investigations of reactions of the weakly bound, Borromean nucleus, 8He, at energies around the Coulomb barrier. The low intensity of radioactive ion beams (~10^5 pps) necessitated the development of a new sensitive and selective technique for the precise and accurate measurement of fusion cross sections. In the 8He+197Au system, excitation functions for fusion and neutron(s) transfer were measured. In the 8He+65Cu system, differential and integral cross sections for various processes like elastic scattering, neutron transfer and fusion were measured using both, inclusive and exclusive measurements of characteristic gamma-rays, charged particles and neutrons. These experimental results combined with coupled reaction channels calculations demonstrated the inter-connectivity among the various reaction processes. The internal structure of 8He influenced the tunneling process and neutron(s) transfer and interestingly, revealed an unexpected behavior within the Helium isotopic chain. Further, a systematic analysis of the known fusion excitation functions showed that the increase in sub-barrier fusion cross sections associated with the internal structure of nuclei, is in fact much larger for ``normal'' nuclei than for light, weakly-bound ``exotic'' nuclei.