Déformation octupolaire dans le noyau de ²²¹Ac et développement du détecteur SEASON

Octupole deformation in ²²¹Ac and development of the SEASON detector

• Auteur / Autrice : Emmanuel Rey-Herme
• Direction : Marine Vandebrouck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 26/06/2023
• 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 : Département de physique nucléaire (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• 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 : Araceli Lopez-Martens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Giovinazzo, Olivier Dorvaux, Michael Block, Michael Bender
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Giovinazzo, Olivier Dorvaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Formes nucléaires

Structure nucléaire

Détecteurs à semiconducteurs

Spectroscopie laser

Spectroscopie électronique

Spectrométrie gamma

Spectroscopie alpha

Mots clés libres

Noyaux lourds

Structure nucléaire

Déformation octupolaire

Spectroscopie de décroissance

Spectroscopie laser

Heavy nuclei

Nuclear structure

Octupole deformation

Decay spectroscopy

Laser spectroscopy

Résumé

L'étude des déformations octupolaires est un sujet important en physique nucléaire. Elles sont attendues dans différentes régions de la carte des noyaux et notamment dans les actinides déficients en neutrons où de fortes déformations sont prédites. Toutefois ces déformations n'ont pu être mesurées que dans un nombre limité de cas. Cette thèse se concentre sur l'étude du ²²¹Ac par la spectroscopie de décroissance α du ²²⁵Pa à IGISOL (Ion Guide Isotope Separation On-Line), Université de Jyväskylä. Le schéma de niveau du ²²¹Ac a été reconstruit et interprété comme correspondant à des bandes de doublets de parités provenant d'une déformation octupolaire statique. Des indices de la présence d'une transition vers des vibrations octupolaires, pour les isotopes de l'actinium encore plus déficients en neutrons, ont été trouvés. De plus, un travail a également été effectué pour le développement du détecteur SEASON (Spectroscopy Electron Alpha in Silicon bOx couNter). Ce détecteur a été conçu pour effectuer la spectroscopie de décroissance des noyaux lourds et super-lourds. Il fera partie du dispositif S³-LEB, où il servira également de compteur d'ions, afin de permettre la combinaison de la spectroscopie de décroissance avec la spectroscopie laser. Parmi les études possibles, SEASON va ouvrir de nouvelles opportunités pour l'étude des déformations octupolaires dans les actinides déficients en neutrons. Dans cette thèse, les simulations GEANT4 du détecteur ont été améliorées pour obtenir une bonne description des efficacités de détection et des résolutions en énergie attendues. De plus, une étude des feuilles d'implantation du détecteur a été réalisée. Des feuilles de carbone et de SiN ont été comparées afin de déterminer le meilleur choix pour le détecteur.

Octupole deformation is a hot topic of nuclear physics. They are expected in several regions of the nuclear chart and notably in the neutron-deficient actinides where strong deformations are predicted. However those deformations are measured only in a limited number of cases. This thesis focuses on the study of ²²¹Ac through the α-decay spectroscopy of ²²⁵Pa at the IGISOL (Ion Guide Isotope Separation On-Line) facility, University of Jyväskylä. The level scheme of ²²¹Ac was reconstructed and interpreted as parity doublet bands arising from a static octupole deformations. Hints of a transition towards octupole vibration for more neutron-deficient actinium isotopes were found. In addition, work was also done for the development of the SEASON (Spectroscopy Electron Alpha in Silicon bOx couNter) detector. This detector is designed to perform decay spectroscopy of heavy and super-heavy nuclei and will be part of the S³-LEB setup where it will act as an ion counter, thus enabling the combination of decay spectroscopy with laser spectroscopy. Among the possible studies, SEASON will open opportunities in the study of octupole deformation in the neutron-deficient actinides. In this thesis the GEANT4 simulations of the detector were improved to have a good description of the expected detection efficiency and energy resolution. In addition a study of the detector implantation foils was performed, comparing carbon foils with SiN foils, to determine the best choice for the detector.