Fission des noyaux lourds et superlourds

par Christelle Schmitt

Thèse de doctorat en Physique nucléaire

Sous la direction de Johann Bartel et de Pierre Désesquelles.

Soutenue en 2002

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte sur l'étude de la dynamique des réactions de fusion-fission sous ses aspects aussi bien théoriques qu'expérimentaux. Dans le cas de systèmes nucléaires fortement excités, nous décrivons la fission symétrique (seule présente à haute énergie) par un modèle macroscopique unidimensionnel basé sur la résolution de l'équation de Langevin couplée aux équations gouvernant l'évaporation de particules légères. Un accord satisfaisant entre prédictions théoriques et résultats expérimentaux de multiplicités de neutrons de pré-scission a alors été obtenu. A plus basse énergie la coexistence éventuelle de modes de fission symétrique et asymétrique(s), ou fission multimodale, est à prendre en compte. Notre description théorique est alors généralisée à un traitement multidimensionnel de l'équation de Langevin. L'influence des différentes prescriptions théoriques (effets de couche et d'appariement, friction, évaporation) sur les probabilités et les temps de fission ainsi que sur les multiplicités de pré-scission est étudiée. Dans une seconde partie, les données expérimentales obtenues lors d'une campagne de mesures menée auprès du cyclotron U400 au JINR de Dubna sont analysées. Le noyau composé de 227Pa résulte du bombardement d'une cible de 209Bi par un faisceau d'18O. Le détecteur d'ions lourds CORSET, constitué de galettes à microcanaux, détecte les fragments de fission et le multidétecteur DéMoN permet la mesure des neutrons émis en coi͏̈ncidence. Une reconstruction cinématique fournit la distribution en masse et en vitesse des fragments de fission et une analyse en source donne accès aux neutrons de pré-scission. Il est en particulier intéressant d'étudier l'évolution de la multiplicité de pré-scission avec l'asymétrie en masse des fragments. La confrontation théorie-expérience nous permet alors de mettre en évidence les atouts mais également les défauts du modèle et de proposer dans certains cas (description de la friction, théorie d'évaporation) des moyens pour y remédier (dépendance en température des coefficients de transport, paramétrisation de la surface nucléaire).

  • Titre traduit

    Fission of heavy and superheavy nuclei


  • Résumé

    This thesis deals with the study of fusion-fission dynamics from a theoretical as well as from an experimental point of view. In the case of highly excited nuclei, we describe the symmetric fission (only present at high energy) by a one-dimensional macroscopic model based on the resolution of the Langevin equation coupled to the Master equations governing light-particle evaporation. A nice agreement between theoretical predictions and experimental results for pre-scission neutron multiplicities was then obtained. At lower energy the possible coexistence of symmetric and asymmetric fission modes, called multimodal fission, has to be taken into account. Our theoretical description is then extended to a multidimensional treatment of the Langevin equation. The influence of different theoretical prescriptions (shell and pairing corrections, friction, evaporation) on fission probabilities and times as well as on pre-scission particle multiplicities is studied. In a second part we analyse the experimental data obtained at the U400 cyclotron of the JINR, Dubna. The 227Pa compound nucleus was synthesized by bombarding a 209Bi target with a 18O beam. The spectrometer CORSET which consists of Micro Channel Planes is used to detect the fission fragments and the multidetector DeMoN allows to measure the neutrons emitted in coincidence. A kinematic reconstruction permits to obtain the mass and velocity distributions of the fission fragments and a source analysis gives access to the pre-scission neutrons. It is in particular interesting to study the variation of the pre-scission multiplicity with the mass asymmetry of the fragments. The confrontation between theory and experiment allows us to point out the assets but also the drawbacks of the model and to propose in certain cases (description of friction, evaporation theory) possible improvements (temperature dependence of transport coefficients, nuclear shape parametrization).

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Informations

  • Détails : 292 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 287-292

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2002;4012
  • Bibliothèque : Arts et Métiers. Campus. Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
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