Mesures directes de masses et évaluation globale des masses atomiques

Direct Mass Measurements and Global Evaluation of Atomic Masses

• Auteur / Autrice : Wenjia Huang
• Direction : Georges Audi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et réactions nucléaires
• Date : Soutenance le 06/06/2018
• 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 : Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (Orsay, Essonne ; 1998-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : David Lunney
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Audi, David Lunney, Stephane Goriely, Yuri Litvinov, Hao Fang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stephane Goriely, Yanlin Ye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de résonance cyclotronique ionique

Moindres carrés

Masse atomique

Mots clés libres

Évaluation des masses atomiques (AME)

Masse atomique

Méthode des moindres carrés

Spectrométrie de masse

Atomic Mass Evaluation (AME)

Atomic mass

Least-squares method

Mass spectrometry

Résumé

L’évaluation des masses atomiques (Ame), commencée dans les années 1960, est la source la plus fiable d’informations complètes sur les masses atomiques. Elle fournit les meilleures valeurs pour les masses atomiques et les incertitudes associées en évaluant les données expérimentales de désintégration, de réactions et de la spectrométrie de masse. Dans cette thèse, la philosophie et les caractéristiques les plus importantes de l’Ame seront discutées en détail. Les développements les plus récents de l’évaluation, AME2016, tels que l’énergie de liaison moléculaire, la correction d’énergie des mesures par implantation, et la formule relativiste pour le processus de décroissance alpha, seront présentés. Une autre partie de cette thèse concerne l’analyse des données du spectromètre à piège de Penning ISOLTRAP au ISOLDE/CERN. Les nouveaux résultats sont inclus dans l’ajustement global et leurs influences sur les masses existantes sont discutées. La dernière partie de cette thèse porte sur les études des erreurs systématiques du spectromètre de masse à multi-réflexion à temps de vol d’ISOLTRAP, utilisant une source d’ions hors ligne et le faisceau de protons en ligne. A partir de l’analyse des mesures sélectionnées, j’ai trouvé que l’erreur systématique est beaucoup plus faible que les incertitudes statistiques obtenues jusqu’à présent.

The Atomic Mass Evaluation (AME), started in the 1960s, is the most reliable source for comprehensive information related to atomic masses. It provides the best values for the atomic masses and their associated uncertainties by evaluating experimental data from decay, reactions, and mass spectrometry. In this thesis, the philosophy and the most important features of the Ame will be discussed in detail. The most recent developments of the latest mass table (AME2016), such as molecular binding energy, energy correction of the implantation measurements, and the relativistic formula for the alpha-decay process, will be presented. Another part of this thesis concerns the data analysis from the Penning-trap spectrometer ISOLTRAP at ISOLDE/CERN. The new results are included in the global adjustment and their influences on the existing masses are discussed. The last part of this thesis is related to the systematic error studies of the ISOLTRAP multi-reflection time-of-flight mass spectrometer, using an off-line ion source and the on-line proton beam. From the analysis of the selected measurements, I found that the systematic error is much smaller than the statistical uncertainties obtained up to now.