Structure des fragments de fission de masse A = 100 - 110 : mesures de temps de vie et analyses en champ moyen et au-delà

par Lucie Grente

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Wolfram Korten.

Soutenue le 24-09-2014

à Paris 11 , dans le cadre de École doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (Paris ; 2009-2015) , en partenariat avec Service de Physique Nucléaire (Saclay) (laboratoire) et de Service de Physique Nucléaire (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Désesquelles.

Le jury était composé de Wolfram Korten, Pierre Désesquelles, Silvia Lenzi, Olivier Stézowski, Yorick Blumenfeld, Fanny Farget.

Les rapporteurs étaient Silvia Lenzi, Olivier Stézowski.

mots clés

• Structure nucléaire
• Collectivité
• Noyaux riches en neutrons
• Fragments de fission
• Mesure de temps de vie
• Méthode RDDS
• Analyse DDCM
• VAMOS
• EXOGAM
• Plunger de Cologne
• Hartree-Fock-Bogoliubov
• Hamiltonien 5DCH
• Structure nucléaire
• Produits de fission
• Formes nucléaires

Résumé

Les noyaux riches en neutrons de masse A=100-110 constituent une région de grand intérêt pour l'étude de la structure nucléaire loin de la stabilité. De précédentes études de cette région de masse ont déjà révélé la complexité de l'évolution de la collectivité et de la déformation dans les chaînes isotopiques de Zr, Mo, Ru et Pd. Afin d'étendre les données expérimentales sur la collectivité à des états de plus haut spin et à des noyaux plus riches en neutrons, des temps de vie d'états excités ont été mesurés dans des noyaux produits par une réaction de fusion-fission en cinématique inverse au GANIL. Les fragments de fission étaient séparés et identifiés en A et Z grâce au spectromètre magnétique de grande acceptance VAMOS tandis que le rayonnement gamma était détecté dans l'ensemble de détecteurs germanium EXOGAM. Environ vingt temps de vie d'états 2+, 4+ et 6+ ont été extraits à l'aide du plunger de Cologne. Cette expérience représente la première mesure RDDS dans des fragments de fission identifiés évènement par évènement à la fois en A et Z.Cette étude des noyaux de masse A=100-110 est complétée par des calculs auto-cohérents de champ moyen et au-delà avec la force de Gogny (D1S). La structure des états fondamentaux et excités est décrite dans le cadre du modèle de Hartree-Fock-Bogoliubov avec des contraintes sur les déformations axiale et triaxiale. Les excitations individuelles sont étudiées par des calculs bloqués et les états de haut spin sont décrits dans l'approximation du champ tournant. Enfin, la méthode de la coordonnée génératrice approchée par un hamiltonien collectif en cinq dimensions (5DCH) est appliquée aux états collectifs de basse énergie. Les résultats sont comparés aux mesures de la collectivité.

mots clés

• Nuclear structure
• Collectivity
• Neutron-rich nuclei
• Fission fragments
• Lifetime measurements
• RDDS method
• DDCM analysis
• VAMOS
• EXOGAM
• Plunger of Cologne
• Hartree-Fock-Bogoliubov
• 5DCH hamiltonian

Titre traduit

Structure of fission fragments of mass A = 100 - 110 : lifetime measurements and mean field and beyond mean field analysis

Résumé

Neutron-rich nuclei of mass A=100-110 are of great interest for the study of nuclear structure far from stability. Previous experimental and theoretical studies suggest a complex evolution of deformation and collectivity in the isotopic chains of Zr, Mo, Ru and Pd.In order to extend information on the evolution of the collectivity towards higher spin states and more neutron-rich nuclei, lifetimes of excited states were measured in nuclei produced through a fusion-fission reaction in inverse kinematic at GANIL. Fission fragments were separated and identified in both A and Z with the high acceptance magnetic spectrometer VAMOS while the EXOGAM germanium detectors array was used for the coincident gamma-ray detection. Lifetimes of about twenty excited states were extracted using the plunger device of Cologne. This is the first RDDS measurement on fission fragments which are identified in A and Z on an event-by-event basis. The study of this mass region is completed by theoretical calculations using self consistent mean field and beyond mean field methods implemented with the Gogny force (D1S). The structure of the ground states and the excited states is described with Hartree-Fock-Bogoliubov calculations with constraints placed on the axial and triaxial deformations. Individual excitations are investigated through blocking calculations and the high spin states are studied through cranking calculations. Finally, an approximated generator coordinate method (GCM+GOA) using the 5DCH hamiltonian is used to describe the low energy collective states and to interpret the experimental evolution of the collectivity.