Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

L'objectif de cette thèse de doctorat est d'améliorer la précision des mesures de masse des isotopes exotiques produits par le Super Spectrometer Separator (S3) à GANIL-SPIRAL2, en utilisant des techniques d'acquisition de pointe qui intégrent l'intelligence artificielle. Les capacités du spectromètre de masse à temps de vol PILGRIM pourront être pleinement exploitées par un développement collaboratif du système d'acquisition FASTER au LPC Caen.

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.

Nous proposons d’étudier le caractère magique ou superfluide du noyau de 68Ni par réactions d’ajout et de retrait de neutrons (d,p) et (p,d). Celles-ci vont également permettre d’étudier l’interaction spin-orbite dans ce noyau riche en neutron, pièce essentielle à la compréhension des forces nucléaires et des noyaux magiques. Le 68Ni sera produit à l’aide du spectromètre LISE au GANIL et la trajectoire des noyaux, les rayonnements gamma émis, ainsi que les protons et deutons signant le transfert sont tous détectés.

Le développement de la ligne basse énergie (S3-LEB) ouvre de nouvelles perspectives en physique nucléaire de basse énergie. En effet, S3-LEB est basé sur une technologie totalement novatrice offrant des possibilités uniques en termes de type de noyaux exotiques, d’intensité et d’observables scientifiques. L’objectif de cette thèse de doctorat est de réaliser les premières mesures de spectroscopie laser haute résolution auprès de ce nouvel instrument.

Les noyaux faiblement liés ou résonnants jouent un rôle important dans divers processus stellaires de nucléosynthèse. La compréhension globale de ces noyaux nécessite une description correcte du continuum multiparticulaire. Il est proposé d'étudier des réactions complexes d'intérêt astrophysique et des résonances étroites proches du seuil qui jouent un rôle crucial dans la nucléosynthèse d'éléments plus lourds, en utilisant le modèle Gamow Shell dans la représentation des canaux couplés.

Nées chaudes de l'explosion de supernovae, les couches extérieures (l’écorce) des étoiles à neutrons (EN) sont initialement constituées d'un milieu composé de diverses espèces nucléaires. Une étude théorique de l’écorce de l’EN à température finie sera effectuée, focalisée sur le traitement des noyaux dans le milieu dense de l’écorce. Ce modèle sera employé pour calculer l’équation d’état et la composition de l’écorce, et utilisé pour prédire des propriétés nécessaires pour la modélisation globale d’EN.

Le but de cette thèse est d'étudier le clustering alpha dans les isotopes d'oxygène riches en neutrons afin d'obtenir des informations sur leurs propriétés structurelles mais aussi sur l'évolution de la probabilité de clustering alpha avec l'épaisseur de la peau de neutron. Pour atteindre cet objectif, nous utiliserons des faisceaux de 16O, 18O et 20O à 10.7 MeV/nucleon pour peupler les états non liés via des collisions inélastiques profondes. La désintégration des particules chargées des états résonnants sera mesurée avec les détecteurs FAZIA et INDRA pour reconstruire les masses invariantes.
Des configurations de clusters ont été observées par des états non liés se désintégrant en particules chargées dans 18O, 14C’alpha [9] et dans 20O, 14C’6He et 16C’alpha. Cependant, les rapports de branchement alpha n'ont été obtenus que pour 18O [11, 12]. L'excellente résolution énergétique et isotopique du détecteur FAZIA, ainsi que sa capacité de détection à multi-particules, nous permettront d'identifier sans ambiguïté la désintégration en 14C’6He et en 16C’alpha à partir de 20O, et de déterminer avec précision les rapports de branchement alpha correspondants. D'autres états résonants se désintégrant en deux ou plusieurs particules chargées seront également mesurés et étudiés.