Etudes de la formation de noyaux superlourds
Mesure des temps de fission et spectroscopie des transfermiens
Etudes de la formation de noyaux superlourds

Les détecteurs Germanium de l'expérience de mesure des temps de fission par fluorescence X, pour l'expérience FLUOX.

La localisation exacte des îlots de stabilité des noyaux superlourds varie suivant les modèles de structure nucléaire et les interactions adoptées pour réaliser les calculs.
La zone autour de l'élément de Z=114 protons et de N=184 neutrons a ainsi été prédite théoriquement comme un possible îlot de stabilité, ce qui a motivé les recherches pour former des noyaux composés de charge Z~114.

Le groupe du LENA a mené des études expérimentales des noyaux superlourds en suivant principalement deux approches indirectes  : la mesure des temps de fission des noyaux très lourds (Z>120) et la spectroscopie des noyaux transfermiens (Z>100).

Ces méthodes permettent d’étudier l’îlot de stabilité présumé des noyaux superlourds (entre 114 et 126 protons, et vers 184 neutrons) sans avoir à synthétiser ces noyaux aux sections efficaces très faibles.

La mesure des temps de fission des noyaux superlourds est une méthode qui permet de s’affranchir des très faibles sections efficaces de production d’un noyau superlourd en observant une étape intermédiaire du processus juste après la fusion, le « noyau composé », qui fissionne rapidement dans la plupart des cas. La stabilisation des noyaux superlourds est liée à une barrière de fission augmentée par les effets de couches quantiques. Or, une barrière de fission élevée engendre des temps de fission du noyau composé plus longs. Ainsi des temps de fission « longs » (>10-18 s) d’un noyau superlourd composé juste après la fusion est un signe d’une barrière de fission importante. Les informations obtenues sont qualitatives, mais elles permettent de comparer différents noyaux. Le groupe a sondé des noyaux composés de Z=114 à Z=124 par des méthodes de « blocage cristallin » (expérience FINOL, FIssion des NOyaux Lourds) et de « spectroscopie X » (Expérience FLUOX). Nous avons montré que les noyaux de Z=120 et 124 possédaient une composante significative de temps de fission longs, au contraire des noyaux composés Z=114 (possiblement lié au fait que ces derniers sont produits avec significativement moins de neutrons).

 

 

 
Etudes de la formation de noyaux superlourds

Le détecteur d'électrons SAGE couplé au détecteur gamma Jurogam, devant le spectromètre RITU, à Jyväskylä (Finlande)

 

Pour étudier la spectroscopie des noyaux transfermiens, plusieurs expériences ont été réalisées à Jyväskylä (Finlande) et au Ganil (Caen) afin de réaliser la spectroscopie des états à une particule d’isotopes impairs de mendélévium, les 251Md et 249Md (Z=101). Pour la première fois, une expérience de mesures spectroscopiques des gamma et électrons corrélés a été réalisée en 2012 avec le détecteur SAGE couplé au séparateur RITU, révélant des états inconnus auparavant. Des résultats intéressants ont été obtenus par l’étude d’états de quasi-particules dans le 244Cf et le 252No (Z=102), qui se manifestent comme des isomères K. Nous avons ensuite étudié la fission d’un état isomérique dans le 250No. Ces expériences nous renseignent sur la structure de ces noyaux très lourds, or les configurations des états mettent en jeu des orbitales nucléaires qui interviennent également dans la stabilité des noyaux superlourds autour de l’îlot de stabilité.

 

Contacts: (temps de fission) A. Drouart, (transfermiens) Ch. Theisen

 

 

Maj : 16/03/2018 (2650)

 

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