Complexe d'accélérateurs et de salles d'expériences FAIR
Objectifs:
Au cours des dix dernières années, les réactions sur cible fixe des faisceaux secondaires de haute énergie ont développé leur potentiel d'outils exploratoires des propriétés des noyaux atomiques loin de la stabilité. Elles ont permis, par exemple par l'extraction de données spectroscopiques détaillées et faiblement influencées par les mécanismes de réaction, d'avancer dans la compréhension de l'interaction nucléaire et de la structure des noyaux. Le niveau d’énergie exigé par ces faisceaux relativistes (1 GeV par nucléon) ainsi que la grande intensité qu'il sera possible d'atteindre auprès de la future installation FAIR/R3B nécessitent la construction d’outils expérimentaux aux performances accrues : un aimant principal à plus fort champ magnétique, des détecteurs plus rapides et permettant d'atteindre de meilleures résolutions dans la reconstruction de la cinématique des réactions.
Le groupe spallation du service de physique nucléaire (SPhN) suit deux objectifs au sein de la collaboration R3B : l'étude en cinématique inverse et en coïncidence de la spallation des noyaux lourds (208Pb & 238U) et l'étude de la fission des actinides mineurs par excitation coulombienne dans une cible d'éléments lourds. L'installation R3B sera la seule dans le monde où ces expériences seront possibles.
Contexte:
Expériences concurrentes:
- RIKEN (Japon) : faisceaux stables et exotiques. L'installation de production des faisceaux radioactifs RIKEN est déjà en fonctionnement, dans une phase de mise en route et d'étalonnage des équipements expérimentaux. L'énergie maximale accessible à RIKEN sera de l'ordre de 350 MeV par nucléon, plus faible donc qu'à R3B.
- RIA (Radioactive Ion Accelerator, États-Unis), projet actuellement en discussion et en phase de conception, dont l'énergie maximale sera de l'ordre de 500 MeV par nucléon.
Les projets FAIR et R3B se situent donc dans un contexte scientifique international très concurrentiel. Les projets d'accélérateurs d'ions lourds radioactifs en cours de construction ou prévus en Europe sont : SPIRAL 2 au GANIL et FAIR. D'autres sont déjà en fonctionnement, essentiellement à des intensités de faisceaux nettement moindres.
Il est plus correct de parler de complémentarité entre SPIRAL 2 et FAIR que de concurrence. En effet, les mécanismes de production des faisceaux radioactifs sont très différents entre les deux installations ce qui fait que les faisceaux disponibles seront aussi différents, SPIRAL 2 devant se spécialiser sur les faisceaux produits avec les fragments de fission de l'uranium-238. De même, les énergies des faisceaux de SPIRAL 2 seront de l'ordre de quelques MeV par nucléon, à comparer aux centaines de MeV des faisceaux qui seront utilisés à R3B.
Localisation:
Laboratoire GSI, à Darmstadt en Allemagne, sur l'installation FAIR. R3B rassemblera toutes les expériences qui nécessiteront l'utilisation de faisceaux exotiques ou stables de plusieurs centaines de MeV par nucléon. Elle se situera en aval de la ligne "Super-FRS" (Superconducting FRagment Separator) qui assurera la production, la sélection magnétique et l'identification des faisceaux secondaires produits dans la cible primaire de béryllium. Les premières expériences sont prévues pour 2011 - 2012.
Contribution du Dapnia (scientifique et technique)
-Les contributions:
Ampleur de l'expérience
La collaboration R3B rassemble environ 150 physiciens provenant d'une cinquantaine d'organismes de recherche et d'universités dans le monde (Europe, Inde, Chine, Amérique).
- Contacts:
Thémes et programmes:
La matière nucléaire dans ses états extrêmes/Noyaux exotiques
Physique pour l'énergie nucléaire/Données nucléaires et modélisation
Dispositif expérimental R3B
Carte de champ magnétique et indication des différentes trajectoires. En amont et en aval de la zone colorée, le champ magnétique est inférieur à 20 mT.
