6 sujets /DPhN/LENA

Dernière mise à jour : 08-09-2021


 

Technologies d’imagerie modernes pour la neutronographie

SL-DRF-21-0860

Domaine de recherche : Neutronique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Frédéric OTT

Antoine DROUART

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Frédéric OTT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/NFMQ

01 69 08 61 21

Directeur de thèse :

Antoine DROUART
CEA - DSM/IRFU/DPhN/LENA

01 69 08 73 52

La neutronographie, ou radiographie neutronique, consiste à réaliser une image 2D d’un objet traversé par un flux de neutrons en mesurant les différences d’absorption et de diffusion de ces particules lors de la traversée des matériaux. C’est un contrôle non-destructif et ces images possèdent des caractéristiques extrêmement intéressantes, très différentes de celles obtenus par radiographie X. En effet, les neutrons, essentiellement sensibles à l’interaction nucléaire, sont affectés par les éléments chimiques légers (hydrogène), présents notamment dans les matières organiques, alors que les éléments plus lourds, comme les métaux, leur sont transparents. Ainsi la neutronographie trouve-t-elle des applications uniques en science des matériaux, en ingénierie, en archéologie ou dans l’étude d’œuvres d’art.

Jusqu’à présent, les neutrons étaient produits par des réacteurs nucléaires de recherche, mais ces installations, anciennes, sont en fin de vie, tel le réacteur Orphée, à Saclay, qui a fermé en 2019. De sources alternatives sont en cours de développement, basées sur les neutrons émis lors de réactions nucléaires produites par un faisceau de particules (par exemple des protons) accélérées, comme le projet SONATE. Ces nouvelles installations sont moins chères et plus souples que les réacteurs nucléaires, mais fournissent des flux de neutrons moins élevés. Pour éviter des temps de mesures trop longs, il est nécessaire d’employer des technologies d’imagerie plus sensibles que les films argentiques traditionnels. L’objectif de cette thèse et de qualifier différentes technologies modernes d’imagerie et de les optimiser pour la neutronographie industrielle. Différentes technologies de détecteurs sont possibles : détecteurs basée sur des galettes à micro-canaux, ou détecteurs basées sur des films scintillants couplés à des caméras CCD. L’analyse des signaux issus de ces détecteurs peut également être optimisée, et on pourra étudier le mode « événement par événement » pour améliorer la sélectivité et la résolution des images. Enfin ou pourra également employer un post-traitement de l’image, basé sur des algorithmes de réduction de bruit et de super-résolution, qui pourront faire appel à des méthodes avancées de machine learning pour la reconstruction d’image, permettant potentiellement un gain de qualité de reconstruction ainsi qu’une analyse rapide.

Extension des calculs ab initio vers les hautes précisions

SL-DRF-21-0293

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Thomas DUGUET

Vittorio SOMA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Thomas DUGUET
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

0169082338

Directeur de thèse :

Vittorio SOMA
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

0169083236

Labo : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=4070

La description théorique "ab initio" des noyaux atomiques n'est devenue possible que récemment grâce à des progrès décisifs en théorie à N corps et à la disponibilité de super-ordinateurs de plus en plus puissants. Ces techniques ab initio sont appliquées avec succès à l'étude de la structure des noyaux les plus légers. En revanche, les extensions aux éléments plus lourds et aux réactions nucléaires posent des difficultés considérables. L'objectif de la thèse est de contribuer à ce progrès en théorie à N corps. Le projet sera centré sur une technique ab initio en cours de développement au CEA Saclay (l'approche dite de fonction Gorkov-Green) qui a permis pour la première fois l'application de méthodes ab initio aux systèmes à couche ouverte ou, autrement dit, superfluides (la majorité des noyaux atomiques). Après les premières applications pour des noyaux légers et de masse moyennes, l'approche face au défi d’un upgrade crucial pour atteindre le niveau de précision et compétitivité des méthodes de pointe. Le travail proposé visera à développer les premiers outils pour aller dans ce direction.



En particulier, l'approche de fonction Gorkov-Green sera étendue à un niveau de précision supérieur. Après quelques travaux formels, cela nécessitera une implémentation numérique minutieuse à partir du code existant. Compte tenu de l'augmentation du coût des calculs numériques correspondants, censés passer de modérément (100 processeurs) à massivement parallèles (1000 procs.), une attention particulière devra être portée à l'optimisation du code et à l'utilisation de techniques de prétraitement comme l'importance de la troncation ou de la factorisation tensorielle.



Le travail de thèse exploitera les dernières démarches en théorie nucléaire faisant notamment usage des interactions issues de la théorie effective des champs chirale, des techniques de groupe de renormalisation, des codes et ressources de calcul haute performance. Il s'agira donc de procéder à une étape de développement formel, à l'écriture du code de calcul et l'application de la nouvelle technologie à des cas d'intérêt expérimental. Des collaborations internationales sont envisagées.
Corrélations de courte portée dans les noyaux exotiques

SL-DRF-21-0876

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Aldric REVEL

Anna CORSI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Aldric REVEL
CEA - DRF/IRFU


Directeur de thèse :

Anna CORSI
CEA - DRF/IRFU

01 69 08 7554

Page perso : http://irfu-i.cea.fr/Pisp/acorsi/

Le noyau atomique est un système quantique de fermions corrélés, les protons et les neutrons. Ceux-ci peuvent s’apparier à très courte distance (~1 fm, bien inférieure à leur distance moyenne), où l’interaction nucléaire devient fortement répulsive et est moins bien connue. Ces configurations, dites corrélations de courte portée, nous donnent une occasion unique pour étudier ce régime en laboratoire, d’autant plus qu’il est particulièrement critique car à la transition entre une description du noyau en termes de protons/neutrons et quarks/gluons. Des mesures pour caractériser les corrélations de courte portée ont été effectuées dans les noyaux stables, mais la technique de mesure utilisée actuellement ne permet pas d’étudier les noyaux instables, où le déséquilibre entre neutrons et protons peut affecter ces corrélations. Une experience utilisant une nouvelle technique qui consiste à envoyer le noyau à étudier sur une cible de protons fait le sujet de cette thèse.
Mise à l’épreuve de l’interaction nucléaire aux limites de l’existence des noyaux

SL-DRF-21-0181

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Aldric REVEL

Anna CORSI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Aldric REVEL
CEA - DRF/IRFU


Directeur de thèse :

Anna CORSI
CEA - DRF/IRFU

01 69 08 7554

L’exploration des noyaux se trouvant à proximité de la limite d’existence des noyaux (appelée dripline) offre l’unique opportunité d’observer et d’étudier de nombreux phénomènes non prédits - ou insuffisamment - par la théorie tels que l’apparition de "halo" de neutrons ainsi que l’émergence de nouveaux nombres magiques et la disparition de ceux observés dans les noyaux proches de la stabilité.

Le sujet de thèse proposé s’articule autour de l’étude de ces phénomènes émergents dans les noyaux exotiques (voir au-delà de la dripline) via l’analyse de données issues d’expériences réalisées à RIKEN (Japon) et utilisant les dispositifs expérimentaux de pointe SAMURAI et MINOS indispensables à l’étude de ces phénomènes.

RECHERCHE DE LA DÉSINTÉGRATION NUCLÉAIRE EN DEUX PHOTONS

SL-DRF-21-0139

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Wolfram KORTEN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Wolfram KORTEN
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

+33169084272

Directeur de thèse :

Wolfram KORTEN
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

+33169084272

Page perso : https://www.researchgate.net/profile/Wolfram_Korten

Labo : http://irfu.cea.fr/dphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstheme.php?id_ast=293

Voir aussi : https://www.gsi.de/en/work/research/appamml/atomic_physics/experimental_facilities/esr.htm

La désexcitation nucléaire en deux photons, c.à.d. la décroissance par émission de deux rayons gamma, est un mode de désexcitation rare du noyau atomique, au cours duquel un noyau excité émet deux rayons gamma simultanément pour revenir à l’état fondamental. Les noyaux pair-pair ayant un premier état excité 0+ sont des cas favorables pour rechercher la décroissance double gamma puisque l’émission d’un seul rayon gamma est strictement interdite pour les transitions 0+ -> 0+ par conservation du moment angulaire. Cette décroissance présente toujours un très petit rapport d’embranchement (<1E-4) en comparaison avec les autres modes de désexcitation possibles, soit par l’émission d’électrons de conversion interne (ICE) soit la création de paires positron-électron (e+-e-) (IPC). Nous utiliserons donc une nouvelle technique pour rechercher la décroissance double gamma: l’étude de la désexcitation d’un état isomérique 0+ de basse énergie dans les ions nus, c.-à-d. entièrement épluchés de leurs électrons atomiques. L’idée de base de l’expérience est de produire, sélectionner et stocker les noyaux dans leur état isomérique 0+ dans l’anneau de stockage de l’installation GSI en Allemagne. Lorsque le noyau est entouré du cortège électronique l’état 0+ excité est un état isomérique à durée de vie assez courte, de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de nanosecondes. Toutefois, aux énergies relativistes disponibles à GSI, tous les ions sont entièrement épluchés de leurs électrons atomiques et la désexcitation par ICE n’est donc pas possible. Si l’état d’intérêt est situé en dessous du seuil de création de paires, le processus IPC n’est pas possible non plus. Par conséquent, les noyaux nus sont piégés dans un état isomérique de longue durée de vie, qui ne peut se désintégrer que par émission de deux rayons gamma vers l’état fondamental. La désexcitation de l’isomère serait identifiée par spectroscopie de masse Schottky (SMS) à résolution temporelle. Cette méthode permet de distinguer l’isomère de l’état fondamental par la (très légère) différence de leur temps de révolution dans l’ESR, et d’observer la disparition du pic de l’isomère dans le spectre de masse aveI un temps de décroissance caractéristique. L’expérience pour rechercher la décroissance double gamma dans les isotopes 72Ge and 70Se a été accepté par le comité d’expériences de GSI et son réalisation est prévu en 2021/22.
Vers les éléments super lourds : de nouvelles pistes pour l'étude des noyaux lourds

SL-DRF-21-0371

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Barbara Sulignano

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Barbara Sulignano
CEA - DSM/IRFU/SPhN/LENA

0169 08 42 27

Directeur de thèse :

Barbara Sulignano
CEA - DSM/IRFU/SPhN/LENA

0169 08 42 27

La chasse aux éléments super lourds est l'un des sujets les plus passionnants et les plus actifs de ces dernières années et a déjà produit de nouveaux éléments tels que 113, 115, 117 et 118 dans des expériences d'accélérateur. Tous ces noyaux peuvent être produits par des réactions de fusion-évaporation. Cependant, leurs études sont grandement entravées par les taux de production extrêmement faibles, d'où la difficulté a avoir des informations expérimentales dans cette région. Les faisceaux stables de haute intensité de l'accélérateur linéaire supraconducteur de l'installation SPIRAL2 au GANIL, couplés au spectromètre à super-séparateur (S3) et à un spectromètre à plan focal à haute performance (SIRIUS), ouvriront de nouveaux horizons pour la recherche dans les domaines de ces noyaux rares et des phénomènes de faible section à la limite de la stabilité nucléaire. L'étudiant participera activement aux tests de l'ensemble du détecteur SIRIUS.

Les informations sur les éléments les plus lourds ont été obtenues jusqu'à présent par des réactions de fusion-évaporation. Il est cependant bien connu que les seuls noyaux que l'on peut atteindre par des réactions de fusion-évaporation sont déficients en neutrons et, de plus, en nombre très limité (en raison du nombre restreint de combinaisons faisceau-cible). Une alternative à la fusion-évaporation pourrait être une méthode révolutionnaire basée sur des collisions inélastiques en profondeur. L'étudiant prendra donc une part active a l'étude de la structure nucléaire des éléments lourds en utilisant la nouvelle méthode alternative des réactions de transfert multi-nucléons.

• Neutronique

• Physique nucléaire

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