Thèse soutenue

Les isotopes d'azote au-delà de la limite de stabilité neutronique : 23N, 24N et 25N

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Auteur / Autrice : Quentin Deshayes
Direction : Miguel Marqués
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 04/12/2017
Etablissement(s) : Normandie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (1947-....)
établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
Jury : Président / Présidente : Francesca Gulminelli
Examinateurs / Examinatrices : Miguel Marqués, Elias Khan, Araceli Lopez-Martens, Jérôme Giovinazzo
Rapporteurs / Rapporteuses : Elias Khan, Araceli Lopez-Martens

Résumé

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Afin d'étudier les limites d'existence de la chaîne isotopique des azotes, une expérience a été menée au RIBF-RIKEN en utilisant le spectromètre SAMURAI couplé au détecteur de neutrons NEBULA. Les systèmes étudiés - 23N*, 24N et 25N ont été produits via des réactions de knockout de quelques nucléons ou de fragmentation à partir de faisceau secondaires de haute énergie (~250 MeV/nucléon). La méthode utilisée pour caractériser ces systèmes est celle de la masse invariante qui nécessite la cinématique complète des réactions étudiées. Pour interpréter les résultats, une simulation de la totalité du dispositif expérimental a été utilisée. L'étalonnage des détecteurs et les techniques d'analyse ont été testés en sondant l'état fondamental connu du 16B. Dans le cas du 23N, une étude de spectroscopie gamma en vol a permis de confirmer qu'il ne possédait pas d'état excité lié. Nous avons pu le sonder à travers 3 voies de réactions distinctes : Le knockout d'un proton du 24O, la fragmentation à partir du 27Ne et la diffusion inélastique. Dans tous les cas, nous avons observé une résonance l=0 à environ 3,5 MeV d'énergie d'excitation. Cette résonance a été interprétée, en s'appuyant sur des calculs de modèle en couche, comme le premier état excité du 23N de spin parité Jpi=3/2-. Dans l'ensemble des voies une seconde résonance possédant une énergie d'excitation d'environ 5 MeV était nécessaire pour décrire les spectres en énergie-relative fragment-neutron mesurés.Le 24N a été observé pour la première fois lors de notre expérience comme une résonance autour de 1,3 MeV au dessus du seuil d'émission neutron. Nous avons pu sonder ce système via 4 réactions, le knockout de deux ou trois protons respectivement du 26F et du 27Ne et des réactions de fragmentation à partir du 27F et du 28Ne. L'ensemble de ces spectres peut être ajusté à l'aide d'une résonance l=2. Des considérations théoriques simples nous suggèrent que cette dernière correspond au doublet 2-,1- prédit comme l'état fondamental du 24N par le modèle en couche.Le 25N a également été observé pour la première fois lors de notre expérience. Malgré une statistique relativement limitée, les spectres des réactions de knockout de deux et trois protons du 27F et 28Ne, montrent une structure claire environ 1,7 MeV au dessus du seuil d'émission de deux neutrons qui peut être identifiée comme l'état fondamental 1/2- prédit par le modèle en couche.