Étude de l’interaction nucléaire spin-orbite par réactions de transfert 36S(d,p)37S et 34Si(d,p)35Si

Probing the spin-orbit interaction with the 36S(d,p)37S and 34Si(d,p)35Si transfer reactions

• Auteur / Autrice : Burgunder Geoffroy
• Direction : Olivier Sorlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Constituants élémentaires et physique théorique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chambres d'ionisation

Spectrométrie gamma

Réactions directes (physique nucléaire)

Structure nucléaire

Résumé

L’interaction spin-orbite dépend de l’orientation relative du spin et du moment angulaire ainsi que sur la dérivée de la densité du noyau. Dans le but de tester cette dépendance en densité, nous proposons une méthode originale basée sur la comparaison du noyau «bulle» de 34Si et le noyau ''normal''de 36S. Le 34Si présente un appauvrissement de sa densité centrale qui créé une dérivée centrale non nulle et impliquerait un changement de l’intensité de l’interaction spin-orbite pour les orbites intérieures comme les orbites p (L=1). Effectuer des réactions de transfert (d,p) permet de déduire l’écart en énergie entre les partenaires spin-orbite p3/2 et p1/2. Selon les modèles, l’écart spin-orbite varie de 7% (interaction VlowK) à 70% (modèle champ moyen relativiste) entre le 36S et le 34Si. Les faisceaux de 36S et 34Si, produits avec le spectromètre LISE à 20A. MeV, ont été envoyés sur une cible de CD2. Ceux-ci sont suivis avec 2 détecteurs gazeux CATS. Les protons émis durant la réaction sont identifiés par 4 détecteurs Silicium segmentés (MUST2) placés aux angles arrières. 4 détecteurs EXOGAM (détecteur Germanium segmenté) ont détectés les photons émis en coïncidence. Les noyaux produits sont identifiés avec une chambre à ionisation et un détecteur plastique. Les spectres d’énergie d’excitation du 35Si et du 37S ont été déterminés jusqu’à environ 7MeV. Les facteurs spectroscopiques et les énergies des états p et f ont été mesurés pour la première fois dans le 35Si. Ces deux noyaux montrent de fortes similarités pour les états f7/2 et f5/2, alors que l’écart en énergie des états p3/2 et p1/2 est réduit de 55% ce qui prouve manifestement la dépendance en densité de l’interaction spin-orbite.

The spin-orbit interaction depends on the spin orientation of the nucleons with respect to their angular momenta as well as on the derivative of the nuclear density. Eventhough this density dependence is used in all mean field model, it has never been tested yet due to the lack of data. We propose an original method to test this density dependence by comparing a ’bubble’ nucleus (34Si)to a ’normal’ nucleus (36S). The 34Si exhibits a central density which is depleted by a factor of two which induces a non-zero central density derivative and should change the strength of the spin orbit interaction for the inner orbits such as the p orbits (L=1). By performing (d,p) transfer reactions with 36S and 34Si beams, the p3=2 and p1=2 spin orbit splitting can be inferred for these nuclei. Depending on the models, the spin-orbit splitting varies from 7% (VlowK interaction) up to 70% (Relativistic mean field approach). Beams of 36S and 34Si, produced at the LISE spectrometer at 20A. MeV, were impinged onto a CD2 target. Tracking the beam particles was achieved using 2 XY beam tracking gas detectors. Protons emitted were detected by 4 multi-segmented Si detectors (MUST2) placed at backwards angles. Gammas issued from the excited states decay were detected in the 4 EXOGAM segmented Germanium detectors. Transfer like nuclei were identified with an ionization chamber and a plastic detector. Excitation energy spectra of the 37S and 35Si are determined up to about 7MeV. Spectroscopic factors and energies of p and f states are derived for the first time in 35Si. The two nuclei show strong similarity for the f spin-orbit partners, whereas the p3/2 - p1/2 energy gap is reduced by 55%.