Etude de la radioactivité deux-protons de 67Kr et développement d’une chambre à projection temporelle

Study of 67Kr two-proton radioactivity and development of a time projection chamber

• Auteur / Autrice : Thomas Goigoux
• Direction : Jérôme Giovinazzo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, plasmas, nucléaire
• Date : Soutenance le 23/10/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études nucléaires Bordeaux Gradignan
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Piquemal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Amel Korichi, Alejandro Algora, Iolanda Matea, Bertram Blank
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Amel Korichi, François De Oliveira Santos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chambres à projection temporelle (physique)

Désintégration bêta

Structure nucléaire

Mots clés libres

Radioactivité

Deux-protons

ACTAR TPC

Nucléaire

Structure

Radioactivity

Two-proton

ACTAR TPC

Nuclear

Structure

Résumé

La radioactivité deux-protons est un mode de décroissance du noyau atomique ne se produisant que pour des noyaux extrêmement riches en protons, situés au-delà de la limite de cohésion proton des noyaux (drip line). Prédit dans les années 1960, ce phénomène n’a été mis en évidence expérimentalement qu’en 2002 avec l’observation de la décroissance de 45Fe. Jusqu’à maintenant, seuls quatre noyaux se désintégrant par radioactivité deux-protons étaient connus : 45Fe, 48Ni, 54Zn et 19Mg. La recherche de nouveaux émetteurs a été menée lors d’une expérience avec le dispositif EURICA-WAS3ABi au centre RIKEN Nishina en 2015. La décroissance de 59Ge, 63Se, 67Kr et 68Kr a été observée pour la première fois. La radioactivité deux-protons de 67Kr a pu être étudiée ainsi que la décroissance bêta et l’émission retardée de protons de noyaux exotiques de la région. Une chambre à projection temporelle ou TPC (Time Projection Chamber) conçue par le CENBG (2004-2011) a permis d’étudier les corrélations entre les protons pour 45Fe et 54Zn. Une deuxième génération de TPC est développée au sein de la collaboration ACTAR TPC (ACtive TARget for TPC). Ce détecteur doit permettre une vraie reconstruction tridimensionnelle de l’énergie déposée par les particules dans le volume actif, afin d’obtenir une reconstruction des traces plus performantes que l’ancienne TPC. L’électronique générique GET (General Electronics for TPCs) gère le traitement et l’acquisition des signaux. La caractérisation de l’électronique GET ainsi que du démonstrateur de la TPC au CENBG est le deuxième aspect de ce travail de thèse.

Two-proton radioactivity is a decay mode of proton-rich nuclei located beyond the proton nuclear existence limit (drip line). Predicted in the 1960s, this process was observed for the first time in 2002 in the 45Fe decay study. Only four two-proton emitters were known so far: 45Fe, 48Ni, 54Zn and 19Mg. A search for new emitters was performed with the EURICA- WAS3ABi setup at the RIKEN Nishina center in 2015. The decay of 59Ge, 63Se, 67Kr and 68Kr was observed for the first time. Two-proton radioactivity of 67Kr together with the beta and delayed proton decay of exotic nuclei in the region were studied. A time projection chamber (TPC) developed at the CENBG (2004-2011) enabled the study of the correlations between the protons for 45Fe and 54Zn. A second generation of TPC is under construction within the ACTAR TPC (ACtive TARget for TPC) collaboration. This detector enables a reconstruction in three dimensions of the energy deposited in the active volume which allows a more efficient reconstruction of the tracks as compared to the previous TPC. The generic electronics GET (General Electronics for TPCs) manages the processing and acquisition of the signals. The characterisation of the GET electronics and the TPC demonstrator at CENBG is devoted to the second aspect of this PhD work.