Figure 1 : Représentation du mode d’excitation du noyau appelé résonance dipolaire pygmée (PDR). Les protons et les neutrons du cœur symétrique sont représentés par les boules rouges et bleues. Le surplus de neutrons composant « la peau de neutrons » est représentée en gris foncé.
La résonance dipolaire pygmée (PDR) est un mode vibration du noyau qui apparaît dans les noyaux riches en neutrons. Elle est décrite comme l’oscillation d’une peau de neutrons contre un cœur symétrique en nombre de protons et de neutrons (Figure 1). La PDR a été le sujet de nombreuses études à la fois expérimentales et théoriques. En effet, l’étude de la PDR a suscité et suscite toujours beaucoup d’intérêt puisqu’elle permet de contraindre l’énergie de symétrie, un ingrédient important de l’équation d’état de la matière nucléaire qui décrit la matière au sein des étoiles à neutrons. De plus, la PDR est prédite comme pouvant jouer un rôle clé dans le processus-r (processus qui pourrait expliquer la synthèse des noyaux lourds) via l’augmentation du taux de capture neutronique. Cependant, malgré de nombreuses expériences dédiées à l’étude de la PDR, utilisant des faisceaux de particules chargées ou de gammas, une description cohérente n’a pas pu être extraite. Ainsi, de nouvelles approches expérimentales sont nécessaires pour mieux caractériser ce mode de vibration du noyau.
Dans le cadre d’une collaboration internationale menée par l’Irfu/DPhN et l’IJCLab, une expérience visant à étudier la résonance pygmée dans le 140Ce (composé de 58 protons et 82 neutrons) vient d’être réalisée au GANIL-SPIRAL2 auprès de l’installation NFS (Neutron For Science). Grâce aux faisceaux de neutrons délivrés par NFS, la réaction de diffusion inélastique de neutrons a pu être utilisée pour la première fois pour sonder la PDR. Le dispositif expérimental constitué des multi-détecteurs de nouvelle génération PARIS, pour la détection des gammas issus de la désexcitation de la PDR, et MONSTER, pour la détection des neutrons diffusés, a été utilisé (Figure 2).
Figure 2 : Dispositif expérimental dans la salle d’expérience NFS. A gauche, les détecteurs PARIS disposés autour de la cible de Ce. A droite, les détecteurs MONSTER.
Figure 3 : Distribution angulaire (section efficace en fonction de l’angle de diffusion du neutron) des événements provenant de la réaction de diffusion élastique de neutrons sur le 140Ce. Les points expérimentaux, en rouge, reproduisent bien la prédiction théorique, points bleus, issue de calculs microscopiques réalisés par nos collaborateurs du CEA/DAM.
Les résultats obtenus en ligne sont très encourageants montrant notamment que
i) la diffusion élastique, validant la reconstruction du neutron diffusé avec MONSTER (Figure 3)
ii) des états d’excitation déjà connus, validant la détection des gammas avec PARIS, sont bien reconstruits.
L’analyse des données a été confiée à Périne Miriot-Jaubert qui vient de commencer sa thèse au DPhN sous contrat CFR. Cette expérience a bénéficié d’un financement P2IO Projet Emergent (PIRATE).
Contact : Marine Vandebrouck (CEA DRF/Irfu/DPhN)
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