Simulations optiques pour le projet S3 - Super Spectromètre Séparateur - et Première spectroscopie prompte gamma-électron en coïncidence d'un noyau transfermium : le Mendélévium-251

Optical simulations for the S3 project - Super Separator Spectrometer - and First prompt gamma-electron coincidence spectroscopy for a transfermium nuclei : the 251-Mendelevium

• Auteur / Autrice : Fabien Dechery
• Direction : Antoine Drouart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Benoît Gall

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrons

Spectroscopie

Structure nucléaire

Teneur en substances radioactives

Résumé

De façon analogue aux fermetures de couches atomiques rendant les gaz nobles stables et difficiles à ioniser, la physique nucléaire possède ses propres nombres ''magiques'' de protons et de neutrons rendant les édifices nucléaires particulièrement stables. La connaissance de la structure des noyaux doublements magiques, à la fois en protons et en neutrons, est cruciale pour paramétrer les modèles théoriques et la découverte dés prochains et derniers nombres magiques constituerait une contrainte forte face aux nombreuses prédictions. Ces deux nombres sont les coordonnées du centre d'une zone de stabilité accrue de la charte des nucléides communément appelée ''îlot de stabilité''. Ces noyaux ''superlourds'' ne doivent leur existence qu'à des effets de couche purement quantiques. Mes travaux de thèse portent sur deux aspects de physique fondamentale, distincts mais complémentaires, ayant pour objet commun l'étude de la structure de ces noyaux de masses extrêmes. Le premier correspond au développement d'un instrument de physique nucléaire de nouvelle génération permettant leur synthèse et leur spectroscopie : le Super Spectromètre Séparateur S3. Ce projet, labellisé EQUIPEX par l'Agence National de la Recherche française, s'inscrit dans le cadre de SPIRAL2 (GANIL). Il est conçu pour bénéficier des faisceaux d'ions lourds de très hautes intensités du LINAC, rendant accessible un large spectre de programmes physiques. Le second correspond à la préparation, la réalisation et l'analyse d'une expérience de spectroscopie du Mendelevium-251 constituant la première spectroscopie prompte gamma-électron en coïncidence d'un noyau transfermium.

In analogy with the atomic closed shells giving rise to the stability and high ionisation energies of noble gases, nuclear physics also has ''magic'' numbers of protons and neutrons which enhance nuclear structure stability. Knowledge of the structure of doubly-magic nuclei, both proton and neutron numbers, is crucial to parameterize theoretical models. The discovery of the next and ultimate magic numbers will provide a strong constraint on the many predictions. These two numbers are like the centre coordinates of an area of enhanced stability of the nuclear chart, well known as ''island of stability''. These ''superheavy'' nuclei only exist due to pure quantum shell effects. My thesis work deals with two distinct, but complementary, aspects of fundamental physics with the common goal of studying these extreme mass nuclei structure. The first part corresponds to the development of a next generation instrument for nuclear physics to allow synthesis and spectroscopy studies of superheavy nuclei: the Super Separator Spectrometer S3. This project will be installed at SPIRAL2 (GANIL) and has been approved by the French Research National Agency (ANR) within the EQUIPEX framework. It has been designed to take advantage of the high intensity heavy ion beam from the LINAC, giving access to a wide range of physical programs. The second part corresponds to the preparation, realisation and analysis of an experiment on 251-Mendelevium in which the very first prompt gamma-electron coincidence spectroscopy was performed for a transfermium nuclei.