Conception et exploitation d'un dispositif pour la spectroscopie d'électrons de conversion β -retardés, application à l'étude de la région des noyaux riches en neutrons de masse A ~ 100

Design and exploitation of a β-delayed conversion electron spectroscopy device, application to the study of the neutron-rich nuclei in the region of mass A ~ 100

• Auteur / Autrice : Guillem Tocabens
• Direction : David Verney
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 21/12/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Barbara Sulignano
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Ban, Giacomo De Angelis, Mohamad Moukaddam, Michael Bender
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Ban, Giacomo De Angelis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie nucléaire

Noyaux exotiques

Mots clés libres

Noyaux exotiques

Coexistence de formes

Séparation isotopique en ligne

Spectroscopie nucléaire

Exotic nuclei

Shape coexistence

Isotopic separation on line

Nuclear spectroscopy

Résumé

La structure en couches du noyau évolue lorsque l'on s'éloigne de la vallée de stabilité et certains noyaux perdent les propriétés spectroscopiques normalement attendues pour des noyaux magiques. De telles observations sont souvent liées au phénomène de coexistence de formes nucléaires et d'inversion des configurations normale sphérique et intruse déformée.La spectroscopie d'électrons de conversion est un outil remarquable pour étudier ces évolutions. Elle permet non seulement l'attribution des spins et parités des états mais est également le seul moyen de détecter des transitions E0 entre deux états de spins 0⁺, dont la présence est un indice fort de coexistence de formes.Dans ce contexte, je détaille dans ce manuscrit le développement d'une nouvelle station d'étude d'électrons de conversion β-retardés auprès de l'installation ISOL à ALTO au sein de l'IJCLab. Ce nouveau système permet la collection et l'étude d'une source radioactive produite par technique ISOL et est optimisé pour atteindre des noyaux de courtes durées de vie. L'ensemble est basé sur un transporteur magnétique pour guider les électrons loin de la source et améliorer de manière significative sa sélectivité.Je présente enfin la mise en service du système avec une campagne de mesures des noyaux de rubidium autour de la masse 100. Ces mesures ont permis de caractériser la réponse de la nouvelle station de décroissance en conditions réelles ainsi que l'étude des coexistences de formes dans la région.

The nuclear shell structure evolves when moving away from the valley of stability and some nuclei lose the spectroscopic properties usually observed in magic nuclei. Such observations often are linked to nuclear shape coexistence and to the inversion of normal spherical and intruder deformed configurations.Conversion electron spectroscopy is a remarkable tool to study these evolutions. It not only allows to assign nuclear spins and parity of states but is also the only way to detect E0 transitions between two states of spin 0⁺, which is a rather strong evidence of shape coexistence.In this context, I detail in this manuscript the development of a new decay station for β-delayed conversion electron spectroscopy in the ISOL hall of the ALTO facility at IJCLab. This new system enables the collection and study of a radioactive source produced by ISOL technique and is optimized to reach very short-lived nuclei. The whole device is based on a magnetic transporter to guide electrons far from the radioactive source and greatly improve its selectivity.I finally present the commissioning of the system which was made through an experimental campaign involving the production of rubidium isotopes around mass 100. These measures allowed to characterize the response of the new decay station under normal conditions of operation and the study of shape coexistence in this region.