Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Il est proposé d'étudier les effets saillants du couplage entre les états discrets et continus à proximité de divers seuils d'émission de particules en utilisant le modèle en couches dans le plan d'énergie complexe. Ce modèle fournit la formulation unitaire d'un modèle en couches standard dans le cadre du système quantique ouvert pour la description d'états nucléaires bien liés, faiblement liés et non liés. Des études récentes ont démontré l'importance de l'énergie de corrélation résiduelle du couplage aux états du continuum pour la compréhension des états propres, leur énergie et modes de désintégration, au voisinage du canaux de réaction. Cette énergie résiduelle n'a pas encore été étudiée en details. Les études de cette thèse approfondiront notre compréhension des effets structurels induits par le couplage au continuum et apporteront un support aux études expérimentales au GANIL et ailleurs.

L’accélérateur linéaire de SPIRAL2 est un accélérateur optimisé pour les ions légers (protons, deutons), mais il permettra également de délivrer des ions plus lourds (O,Ne,Ar,…Ni) notamment pour les recherches associées au spectromètre S3 (Super Séparateur Spectromètre), comme l’étude de nouveaux éléments, les noyaux super-lourds. Le premier objectif est de proposer et d’étudier les méthodes de réglage permettant de régler un faisceau d’ions lourds dans 26 cavités accélératrices indépendantes d’une façon rapide et reproductible.

Le séparateur électromagnétique S3 utilisera les faisceaux du linac pour créer et purifier des ions radioactifs. La complexité de ses aimants supraconducteurs requiert une optimisation de très nombreux paramètres pour réduire les aberrations grâce des corrections hexapolaires et octupolaires.

Les premiers tests de S3 nécessiteront de nombreuses mesures avec faisceau et la mise au point d’un algorithme permettant d’optimiser l’optique pour les 2 modes de fonctionnement. Le deuxième objectif de la thèse est de fournir les outils de calcul au physiciens permettant de préparer leurs expériences et d’ajuster les paramètres du spectromètre lors des expériences.

Le travail de thèse s’appuiera sur des simulations de dynamique faisceaux et sur un travail expérimental nécessitant des mesures avec faisceaux.

La fission des actinides est un processus complexe déterminé par la structure et la dynamique nucléaires. Expérimentalement, l’identification complète des fragments de fission est un défi à relever. Le spectromètre VAMOS offre cette opportunité. Le sujet de thèse concerne l’étude de la fission autour du thorium en cinématique inverse auprès le spectromètre VAMOS. Son objectif est la détermination des rendements isotopiques des fragments de fission et de la configuration au point de scission.

Les techniques de physique atomique, et plus spécifiquement les mesures optiques de la structure atomique, permettent d’accéder à des données fondamentales, indépendantes de tout modèle, sur la structure des états nucléaires fondamentaux et isomères. La compétition et l'équilibre entre effets nucléaires dits « de couche » ou « collectifs », se traduisent par une gamme de formes et de tailles au sein des systèmes nucléaires. De telles formes et de telles structures perturbent les niveaux d'énergie atomique des atomes et des ions au niveau du ppm. A ce niveau, les perturbations peuvent être sondées et mesurées par des méthodes de spectroscopie laser. Dans le cadre de la thèse ces mesures sont réalisées au moyen de la spectroscopie laser en source à Jyväskylä et la spectroscopie laser en jet de gaz à S3-LEB. Ces techniques sont adaptées à l'étude des radionucléides de temps de vie court, de quelques millisecondes seulement, avec des taux de production souvent de quelques centaines d'isotopes/isomères par seconde seulement. Les deux laboratoires permettent d'accéder à des régions de la carte des noyaux qui sont actuellement soit inaccessibles pour la majorité des installations, soit difficiles à sonder par spectroscopie en raison de la complexité de la structure atomique. Une de ces régions se situe entre les systèmes réfractaires de Zr (Z = 40) qui présentent des changements de forme nucléaire, et la région dominée par une seule particule autour de Sn (Z = 50). Cette région offre un paysage riche de transitions de formes, de coexistence de formes, et de triaxialité.

La structure des noyaux doublement magiques est un pilier des études de structure nucléaire. Dans ce projet, nous proposons de revisiter la structure de l’un d’entre eux, le 56Ni, par une nouvelle sonde qui est la production de ce noyau exotique par des neutrons rapides délivrés par l’installation GANIL/SPIRAL2/NFS. La structure du noyau sera étudié par spectroscopie gamma de haute résolution utilisant le détecteur EXOGAM. Ce travail sera pionnier dans l’études de la structure nucléaire combinant pour la première fois des neutrons de hautes énergies, un spectromètre gamma de haute efficacité et les réaction (n,Xn). De plus, ces nouvelles informations spectroscopiques sont également pertinentes pour le formalisme des codes de réaction nucléaire (comme TALYS) et l'évaluation des données nucléaires en générale au sein du réseau CEA-CNRS NACRE soutenu par le programme de recherche multipartenaires NEEDS (https://needs.in2p3.fr). Il s’agit d’un projet expérimental qui permettra à l’étudiant d’acquérir des compétences de pointes en mesures physique par spectroscopie gamma et en neutronique. Enfin, l’étudiant sera en charge d’appliquer pour la première fois au GANIL, une approche FAIR (https://www.panosc.eu/data/fair-principles/) des données qui seront enregistrés. La prise de données est prévue à l’automne 2023.