États intrus et coexistence de forme au delà de N=50 proche du 78Ni étudiés par arrachage de neutron à RIBF-RIKEN

Intruder states and shape coexistence beyond N=50 close to 78Ni studied by neutron knockout at RIBF-RIKEN

• Auteur / Autrice : Léo Plagnol
• Direction : Julien Gibelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 23/11/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (1947-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Etienne Liénard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Riccardo Raabe, Magda Zielińska, Iolanda Mattea, Wilton Catford
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Riccardo Raabe, Magda Zielińska

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accélérateurs d'ions lourds

Germanium

Détecteurs à semiconducteurs

Spectrométrie gamma

Faisceaux d'ions radioactifs

Noyaux exotiques

Structure nucléaire

Mots clés libres

Modèle en couches

Faisceaux secondaires

Détecteurs au Germanium

Réactions d'arrachage

États intrus

Coexistence de formes

Nombres magiques

Nuclear structure

Exotic Nuclei

Shell Model

Gamma spectroscopy

Secondary beams

Germanium detectors

RIBF

HiCARI

Knockout reactions

Intruder states

83Ge

Shape coexistence

N=50

Magic numbers

Résumé

La spectroscopie récente du 78Ni, additionnée aux indications de coexistence de formes juste en dessous de la fermeture de couche N=50 pour le 79Zn, suggère que les configurations intruses déformées pourraient jouer un rôle crucial dans les propriétés de la structure en couche à basse énergie dans la région, et aux abords de la limite du diagramme de Segré. Il est prédit que de telles configurations trouvent leurs origines dans les excitations multiparticules-multitrous au dessus des gaps N=50 et Z=28, réduits par les corrélations neutrons-protons qui renforcent la collectivité quadrupolaire. Ces états impliquant de multiples excitations particules-trous difficiles à décrire de manière théorique, les énergies prédites varient drastiquement plus selon les modèles que pour les états yrast provenant de configurations "normales" pour lesquelles ils tendent à être en accord.Ce sujet est l'objectif principal de l'expérience effectuée en novembre 2020 à l'installation RIBF (RIKEN, Japon) pour identifier et caractériser pour la première fois des états intrus 2p-1t dans le 83Ge. Les états trous neutrons dans ce noyau à N=51 ont été peuplés par une réaction d'arrachage de neutron depuis le noyau à N=52 84Ge possédant environ deux neutrons dans l'espace de valence (s1/2, d5/2) au dessus de N=50. Cette réaction directe permet dans certains cas de retirer un neutron de l'orbitale quasi-pleine g9/2 en dessous de N=50 pour peupler de manière sélective l'état intrus 9/2+. Afin d'identifier les états peuplés, les rayons gammas émis en vol sont mesurés à l'aide du multi-détecteur au Germanium HiCARI.Nous identifions un état à 1359 keV comme un intru 2p-1t, en bon accord avec les prédictions de phénoménologie et de calculs de modèle en couches. Aussi en accords avec les prédictions, nous mesurons des états intrus candidats à haute énergie nécessitant encore d'être totalement caractérisés. Une transition à 1240 keV correspond avec des états précédemment identifiés et il était anticipé qu'elle provienne du couplage d'un neutron avec le coeur excité de 82Ge. Cependant le facteur spectroscopique très élevé mesuré pour cette transition est incomparable avec les prédictions théoriques et requiert plus de développement pour être expliquée.

The recent spectroscopy of 78Ni together with indications of shape coexistence just below the N=50 shell closure for 79Zn suggests that deformed intruder configurations could play a crucial role in low-energy structure properties in this region and towards the limits of the nuclear chart. Such configurations are predicted to originate from multiparticle-multihole excitations above the N=50 and Z=28 shell gaps pushed down in energy due to neutron-proton correlations which enhance quadrupole collectivity. Because these intruder states involve many-particle excitations more difficult to describe theoretically, their predicted energies vary more drastically between models than for yrast states originating from "normal'' configurations on which they tend to agree.This topic is the main goal of the experiment performed at the RIBF facility (RIKEN, Japan) in November 2020 to identify and characterise for the first time 2p-1h intruder states in 83Ge. Neutron hole states in this N=51 nucleus were populated via neutron knockout reaction from the N=52 nucleus 84Ge that has about two neutrons in the (s1/2, d5/2) valence space above N=50. This direct reaction allows in some cases to remove one of the neutrons from the quasi-full g9/2 orbital below N=50 to selectively populate the 9/2+ intruder states. In order to identify the populated states, gamma-rays from their in-flight decay were measured using the HiCARI Germanium array.We are able to identify a state at 1359 keV as a 2p-1h intruder, in good agreement with phenomenological and shell model calculations. In line with predictions as well, we measure some candidate states at high energy that are still to be fully characterised. A transition at 1240 keV matches with previously identified states and was expected to come from the coupling of a neutron with the excited 82Ge core. However the very high spectroscopic factor measured on this transition does not compare with any prediction and requires more development to be explained.