Population et structure des noyaux ²¹⁰Po et ²¹²Po produits par réactions de transfert

Structure and population of ²¹⁰Po and ²¹²Po isotopes produced by transfer reactions

• Auteur / Autrice : Etienne Dupont
• Direction : Alain Astier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et réactions nucléaires
• Date : Soutenance le 25/11/2019
• 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 : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (Orsay, Essonne ; 1998-2019)
• Jury : Président / Présidente : Costel Petrache
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Astier, Costel Petrache, Olivier Stézowski, Sandrine Courtin, Riccardo Orlandi, Nadine Redon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Stézowski, Sandrine Courtin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs à semiconducteurs

Structure nucléaire

Spectrométrie gamma

Mots clés libres

Structure nucléaire

Clusterisation alpha

Réaction de transfert

Modèle en couches

²¹⁰Po

²¹²Po

Nuclear structure

Alpha clusterisation

Transfer reaction

Modèle en couches

²¹⁰Po

²¹²Po

Résumé

Plusieurs noyaux légers, tels que le ¹⁸O, possèdent une structure « cœur + α » . À ce jour, le ²¹²Po est le seul noyau lourd où ce phénomène a été mis en évidence. Dans cette thèse, nous avons combiné la mesure de l’énergie d’excitation des niveaux peuplés par réaction de transfert depuis un noyau de ¹²C vers un noyau de ²⁰⁸Pb, et la mesure des désexcitations γ de ces niveaux.Une première expérience a été menée en cinématique inverse à l’aide du multi-détecteur germanium AGATA et d’un silicium épais. Une seconde expérience, en cinématique directe, a eu lieu auprès du tandem de Tokai avec un télescope de détecteurs silicium, et des cristaux HPGe et LaBr₃. Nous décrivons le fonctionnement des détecteurs, le traitement des données jusqu’à la reconstruction cinématique des événements, et les simulations ayant permis de bâtir le dispositif expérimental et de valider le traitement des données.Nous avons étudié les réactions de transferts 1p, 2p, 2p 1n et α, produisant les noyaux ²⁰⁹Bi, ²¹⁰Po, ²¹¹Po et²¹²Po à des énergies autour de la barrière Coulombienne. La comparaison des différentes voies de transfert nous a permis de démontrer clairement que les quatre nucléons conduisant au ²¹²Po étaient transférés simultanément. En comparant les énergies d’excitations calculées par un modèle semi-classique, nous avons également démontré que les états du ²¹²Po ayant une forte composante cluster « cœur +α » semblent être principalement situés à haute énergie d’excitation (E ∗ ≥ 3 MeV). Sept nouveaux états du ²¹²Po pour lesquels nous avons proposé des spins et des parités ont été découverts. Nous avons également mesuré les sections efficaces vers certains niveaux connus, et comparé ces résultats avec des calculs en voies couplées, ce qui a permis de confirmer la forte composante cluster « cœur +α » des niveaux 4⁻₃ et 7⁺₂ , et une faible composante cluster « cœur +α » dans les niveaux 2⁺₁ et 2⁺₂.Cinq nouveaux états du ²¹⁰Po ont été mis en évidence. Le modèle en couches a permis d’attribuer fermement leurs spins et parités, et d’identifier leurs configurations.

Several light nuclei, as ¹⁸O, display a ”core+ α” structure. ²¹²Po is the only heavy one where this phenomenon has been highlighted. In this thesis, we combined the measurement of the excitation energy of levels populated via transfer reaction from a ¹² C nucleus on a ²⁰⁸Pb nucleus, and the measurement of the γ decaying of these levels. A first experiment has been performed in inverse kinematic, using the AGATA Germanium array and a thick silicon detector. A second experiment, in direct kinematic has been done at Tokai’s Tandem using a telescope of silicon detectors, 4 HPGe and 4 LaBr₃ crystals. We describe the principle of these detectors, the datareduction up to the kinematical reconstruction, and the simulations used to build the experimental set-up and to validate the data analysis. We have studied 1p, 2p, 2p 1n and α transfer reactions leading to ²⁰⁹Bi, ²¹⁰Po, ²¹¹Po and ²¹²Po at energies around the Coulomb barrier.From the comparison of these reactions channels, we firmly established that the 4 nucleons are transfered simultaneously to produce ²¹²Po. Evolution of the excitation energy with the beam energy has shown that the 212Po states including a strong ”core + α” component lie much preferentially at high excitation energy (E∗ ≥ 3 MeV).Seven new energy levels of ²¹² Po have been discovered, for which spin and parity attributions are proposed. We also measured the partial cross-sections to several levels to characterize their cluster components. We confirmed the large ”core + α” components of the 4⁻₃ and 7⁺₂ and 7+2 states, and the weak ”core + α” components of the 2⁺₁ and 2⁺₂ states.Five new levels of ²¹⁰Po have been discovered. Shell model calculations allowed us to frimly assign spins and parities.