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Université Paris-Diderot - Paris VII (28/06/2005), Bourgeois Christian (Pr.)
Production et étude des fragments de fission, de LOHENGRIN à ALTO
Fadi IBRAHIM1
(28/06/2005)

L'étude des noyaux loin de la stabilité est constitutive de l'histoire de la physique nucléaire dès son origine, et connaît un essor considérable. Parmi les nucléides les plus éphémères, ceux situés aux frontières de notre connaissance sont qualifiés d' « exotiques ». Etudier ces noyaux, c'est se donner la chance d'accéder à des informations nouvelles sur la structure nucléaire et ainsi mesurer la solidité de notre conception de la matière nucléaire et sa validité lorsque cette dernière est poussée dans des états « extrêmes ». Le travail présenté dans cette habilitation à diriger des recherches concerne l'étude et la production des noyaux exotiques riches en neutrons produits par le mécanisme de la fission. L'originalité du travail effectuer consiste en partie en une étude croisée des mécanismes de production de faisceaux radioactifs riches en neutrons, tant par la méthode dite « en vol » que par la méthode ISOL (Isotope Separation On Line). Le travail porte sur des études effectuées auprès du spectromètre LOHENGRIN installé à l'ILL de Grenoble, ainsi que sur le programme PARRNe (Production de Noyaux Radioactifs Riches en Neutrons) qui constituait au début du projet en une installation dédiée à une activité de Recherche et Développement pour les futures installations de deuxième générations de faisceaux radioactifs. Les difficultés inhérentes aux techniques de production des noyaux exotiques ont laissé en particulier une grande part des noyaux riches en neutrons dans l'inconnu. Afin d'accéder à ces réserves de découvertes intactes, il est nécessaire de produire ces noyaux exotiques non seulement en plus grande quantité possible mais aussi sous forme de faisceaux accélérés. Les problèmes que soulève la mise en œuvre de tels faisceaux d'ions radioactifs suscite à l'heure actuelle un énorme effort de recherche et développement au sein de notre discipline. Depuis plusieurs années, l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay s'est montré à la pointe en ce domaine grâce au programme PARRNe. La réaction nucléaire choisie pour produire les noyaux exotiques dans le cadre de PARRNe est la fission de l'U238. Les noyaux produits par la fission sont dits « de masse intermédiaire » et sont très excédentaires en neutrons. La technique de « mise à disposition » de ces noyaux retenue est celle dite « en cible épaisse » ou méthode ISOL. Le programme a donc pour objectif la détermination des conditions optimales de production des noyaux riches en neutrons issus de la fission de l'U238 par la technique ISOL. Lors de la réaction, les produits de la fission apparaissent sous forme atomique dans la cible, la difficulté est ensuite de les en faire sortir pour éventuellement les ioniser et ainsi pouvoir les accélérer. La facilité avec laquelle les éléments produits lors de la fission sortent de la cible dépend de leurs propriétés physico-chimiques. L'optimisation des conditions de production passe donc par l'optimisation des conditions de la fission (l'énergie et la nature du faisceau incident, le type et la géométrie du convertisseur, la structure de la cible) et par l'optimisation des conditions d'extraction et d'ionisation des produits de fission (optimisation de l'ensemble cible-source d'ions). Pour mettre en œuvre ce programme une ligne de type ISOL, dotée d'un séparateur en masse, a été installée au TANDEM. Ce montage permet de s'approcher au mieux des conditions expérimentales qui seront rencontrées sur la future installation SPIRAL 2 au GANIL. Les résultats obtenus avec les faisceaux du tandem ont été tels qu'il a été possible d'initier un programme de physique original auprès de cet outil initialement destiné à des études de R&D. L'une des originalités du travail effectué consiste en la mise en place d'un programme de physique original auprès de PARRNe sur l'étude de l'évolution de la magicité pour les noyaux exotiques proches de la couche fermée en neutron N=50. Ces premiers résultats très prometteurs préfigurent les futures expériences auprès des accélérateurs de deuxième génération.
1 :  IPNO - Institut de Physique Nucléaire d'Orsay
Physique/Physique Nucléaire Expérimentale

Physique/Physique Nucléaire Théorique
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