Étude des temps de fission du noyau superlourd de Z=124 par fluorescence X.

Fission times studies of the Z=124 superheavy nucleus by X-ray fluorescence

• Auteur / Autrice : Maud Airiau
• Direction : Dominique Jacquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et réactions nucléaires
• Date : Soutenance le 14/10/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique nucléaire (Orsay, Essonne ; 1956-2019) - Service de Physique Nucléaire (Saclay)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Elias Khan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Jacquet, Elias Khan, Rémi Bougault, Dominique Vernhet, Antoine Drouart, Olivier Dorvaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rémi Bougault, Dominique Vernhet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ions lourds

Spectroscopie des rayons X

Physique nucléaire

Mots clés libres

Noyaux super-Lourds

Temps de fission

Fluorescence X

Fusion-Fission

Îlot de stabilité

Super heavy element

Fission times

X-Rays fluorescence

Fusion-Fission

Island of stability

Résumé

Depuis les années 60 les modèles de structure nucléaire prédisent l'existence d'un îlot de stabilité des noyaux super-lourds, situé autour du prochain noyau doublement magique, attendu selon les modèles à N=172 ou 184 et entre Z=114 et 126. Ces noyaux posséderaient de très hautes barrières de fission, de l'ordre de quelques MeV, générées par les effets microscopiques, et responsables de larges distributions de temps de fission s'étendant à des temps très longs. Ainsi nous avons entrepris des mesures de temps de fission du noyau superlourd Z=124 par fluorescence X, une méthode basée sur le remplissage des lacunes électroniques internes crées durant la collision conduisant à la formation du noyau composé. Cette expérience repose sur la détection des fragments de fission en coïncidence avec les raies XK caractéristiques du Z=124, formé lors de la réaction U+70,76Ge. La difficulté majeure a été d'identifier ces raies XK, du fait de la présence de raies gamma émises par des fragments de fission dans la gamme d'énergie des XK du 124 entachant les multiplicités de photons mesurées pour différentes sélections de fragments. Cette difficulté met clairement en évidence une limitation importante à la méthode de fluorescence X pour certains systèmes super-lourds. Des simulations de spectres d’émission XK, réalisées à partir d'un calcul MCDF (Multi-Configuration-Dirac-Fock) ont été comparées aux spectres expérimentaux. Une limite maximale de multiplicité d'XK compatible avec les données, de l'ordre de 6 à 7 % pour le 76Ge et de 12 à 14 % pour le 70Ge ont ainsi pu être extraites. Ces valeurs restent compatibles avec les signatures de temps longs obtenues sur le même système par la technique de blocage cristallin.

Since the 1960s nuclear structure model have predicted the existence of an island of stability of superheavy elements. It should be located around the next magic numbers expected at N=172 or 184 and between Z=114 and 126 depending on the model. Very high fission barrier of a few MeV are predicted to be generated by microscopic effects for those nuclei for which large fission times distributions extended to very high fission times are induced. Fission time measurements of the superheavy element Z=124 have been made by us using the X-ray fluorescence technique, a method based on the filling of inner-shell electronic vacancies created during the collison leading to the formation of the compound nucleus. The aim of this experiment was to detect in coincidence both fission fragments and characteristic X-rays from the Z=124, created by the reaction U+70,76Ge.The main difficulty was to identify those X-rays due to the fact that gamma-rays from fission fragments were emitted in the same energy range, which affected our photon multiplicities for any fragment selection. This new difficulty brings an mportant limitation to the study of some particular superheavy elements by the X-ray fluorescence method. K X-rays spectra have been simulated using MCDF (Multi-Configuration-Dirac-Fock) and then compared to the experimental ones in order to get a maximal K X-ray multplicity compatible with our data. The extracted results were about 6-7% for 76Ge and from 12 to 14% for 70Ge. Those values remain compatible with the experimental signature of long lifetime component observed for the same system but using a blocking tehcnique in single crystals.