7 sujets IRFU

Dernière mise à jour :


««

• Physique nucléaire

 

Coexistence des formes dans les noyaux atomiques autour du 96Zr

SL-DRF-22-0277

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Magdalena Zielinska

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Magdalena Zielinska
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

01 69 08 74 86

Directeur de thèse :

Magdalena Zielinska
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

01 69 08 74 86

Le cadre général de ce sujet est la structure nucléaire et plus particulièrement l’étude de la forme des noyaux de masse intermédiaire (A~100).

La forme des noyaux est une des propriétés nucléaires fondamentales. Elle est gouvernée à la fois par des effets macroscopiques et microscopiques tels que la structure en couche du noyau. Certains noyaux présentent un phénomène de coexistence de formes : le noyau change radicalement de forme à une faible énergie d’excitation. Récemment, l’observation d’un état déformé dans le noyau magique du 96Zr a été explique par une réorganisation des couches nucléaires en fonction de leur remplissage par les protons et les neutrons. La thèse se focalisera sur l’étude expérimentale des propriétés nucléaires d’un noyau voisin (100Ru), plus accessible expérimentalement, ou la présence du même phénomène est suggéré. Deux méthodes expérimentales seront utilisées : spectroscopie gamma suivant une capture neutronique, et l’excitation coulombienne, qui est la méthode la plus directe pour déterminer les formes des noyaux dans leurs états excités. L’étudiant(e) sera en charge de l’analyse des expériences réalisées auprès deux installations: FIPPS (ILL, Grenoble) et HIL (Université de Varsovie, Pologne).

DE NOUVELLES PISTES POUR L'ETUDE DES NOYAUX LOURDS

SL-DRF-22-0247

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

barbara sulignano

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

barbara sulignano
CEA - DRF/IRFU


Directeur de thèse :

barbara sulignano
CEA - DRF/IRFU


La chasse aux éléments super lourds est l'un des sujets les plus passionnants et les plus actifs de ces dernières années et a déjà produit de nouveaux éléments tels que 113, 115, 117 et 118 dans des expériences d'accélérateur. Tous ces noyaux peuvent être produits par des réactions de fusion-évaporation. Cependant, leurs études sont grandement entravées par les taux de production extrêmement faibles, d'où la difficulté a avoir des informations expérimentales dans cette région. Les faisceaux stables de haute intensité de l'accélérateur linéaire supraconducteur de l'installation SPIRAL2 au GANIL, couplés au spectromètre à super-séparateur (S3) et à un spectromètre à plan focal à haute performance (SIRIUS), ouvriront de nouveaux horizons pour la recherche dans les domaines de ces noyaux rares et des phénomènes de faible section à la limite de la stabilité nucléaire. L'étudiant participera activement aux tests de l'ensemble du détecteur SIRIUS au GANIL.

Les informations sur les éléments les plus lourds ont été obtenues jusqu'à présent par des réactions de fusion-évaporation. Il est cependant bien connu que les seuls noyaux que l'on peut atteindre par des réactions de fusion-évaporation sont déficients en neutrons et, de plus, en nombre très limité (en raison du nombre restreint de combinaisons faisceau-cible). Une alternative à la fusion-évaporation pourrait être une méthode révolutionnaire basée sur des collisions inélastiques en profondeur. L'étudiant prendra donc une part active a l'étude de la structure nucléaire des éléments lourds en utilisant la nouvelle méthode alternative des réactions de transfert multi-nucleons.

Première mesure de la résonance pygmée par diffusion inélastique de neutrons auprès de NFS à GANIL

SL-DRF-22-0240

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Marine VANDEBROUCK

Diane DORÉ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Marine VANDEBROUCK
CEA - DRF/IRFU


Directeur de thèse :

Diane DORÉ
CEA - DRF/IRFU

01.69.08.41.24

La résonance géante dipolaire, qui correspond à l’oscillation en opposition de phase des protons en neutrons, est un mode de vibration bien connu du noyau situé entre 12 et 24 MeV d’énergie d’excitation. Dans les noyaux riches en neutrons, une résonance dipolaire additionnelle a été observée proche du seuil d’émission neutron. Cette petite structure, en comparaison de la résonance géante dipolaire, est communément appelée résonance dipolaire pygmée (PDR) et est décrite comme l’oscillation d’une peau de neutrons contre un cœur symétrique en nombre de protons et de neutrons. 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 présence d’une résonance dipolaire proche du seuil d’émission neutron 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 nombreux résultats expérimentaux, une description cohérente de la PDR n’a pas pu être extraite. Dans ce contexte, nous proposons d’aller étudier la PDR en utilisant une nouvelle méthode expérimentale : la diffusion inélastique de neutrons. Cette nouvelle sonde, élémentaire car composée d’un seul nucléon, non soumise à l’interaction coulombienne car neutre, est une approche originale qui apportera un regard neuf sur la nature de la PDR.



Le laboratoire LENA (Laboratoire d’Etude du Noyau Atomique), au sein du Département de Physique Nucléaire (DPhN) de l’IRFU, est fortement impliqué dans l’étude de la structure du noyau atomique. Les chercheurs du LENA travaillent, depuis longtemps, en étroite collaboration avec les équipes du GANIL (France), de GSI (Allemagne), de l’Université de Jyväskylä (Finlande)… où ils réalisent leurs expériences. Les faisceaux de haute intensité produits par GANIL-SPIRAL2, associés au système de production de faisceaux de neutrons NFS (Neutron For Science), permettent depuis 2021 de produire des faisceaux de neutrons aux énergies adaptées à la diffusion inélastique de neutrons avec des intensités sans précédent.



L’objectif de la thèse est d’étudier pour la première fois la résonance pygmée par diffusion inélastique de neutrons. La thèse consistera en : i) la participation à l’expérience, ii) l’analyse des données, et iii) l’interprétation des résultats en collaboration avec les théoriciens.

Processus d’échange de charge et fonction force béta dans la désintégration béta des produits de fissions

SL-DRF-22-0410

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire etudes et applications des reactions nucleaires (LEARN) (LEARN)

Saclay

Contact :

Alain LETOURNEAU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Alain LETOURNEAU
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LEARN

33 (0)1 69 08 76 01

Directeur de thèse :

Alain LETOURNEAU
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LEARN

33 (0)1 69 08 76 01

Bien que connue depuis plus de 80 ans, la désintégration béta reste un sujet d’étude de grande actualité car au cœur de nombreuses applications où les processus retardés sont important, comme les neutrons retardés utilisés pour le pilotage des réacteurs nucléaires ou la puissance résiduelle après des phases transitoires de fonctionnement des réacteurs nucléaires. Sur le plan fondamental, elle joue un rôle capital dans la découverte et dans l’étude des propriétés des neutrinos issus de réacteurs nucléaires.

Dans ce travail de thèse nous proposons de développer un modèle phénoménologique de fonction force béta qui décrit le processus d’échange de charge dans le noyau (un neutron se transforme en proton). Ce modèle devra intégrer le maximum de physique connue et pourra s’appuyer sur des résultats de calculs microscopiques. Un premier attendu du travail sera d’utiliser ce modèle pour générer une référence de spectres en énergie d’électrons et d’anti-neutrinos non biaisés à l’aide du code BESTIOLE. Cet attendu permettra d’étudier l’origine de l’anomalie des neutrinos réacteurs et servira de référence pour les expériences de neutrinos réacteur actuelles et futures. Un second attendu sera d’implanté ce modèle dans des codes plus évolués comme le code de désexcitation neutron et gamma FIFRELIN. Ceci permettra à terme la mise en place d’un outil de traitement des processus prompts et retardés de la fission. Dans le cas de cette thèse, il sera appliqué à l’analyse des spectres gamma retardés de l’expérience FIPPS à l’ILL.

Recherche d’un nouveau type de radioactivité : la double décroissance alpha

SL-DRF-22-0356

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Christophe THEISEN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Christophe THEISEN
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

01 69 08 74 54

Directeur de thèse :

Christophe THEISEN
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

01 69 08 74 54

Page perso : https://irfu.cea.fr/Pisp/christophe.theisen/

Labo : https://irfu.cea.fr/dphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=2647

Nous proposons une étude théorique et expérimentale d’un nouveau type de radioactivité nucléaire qui reste à découvrir : la double décroissance alpha. Le volet théorique permettra de déterminer le noyau pour lequel la signature expérimentale de la radioactivité double alpha est la plus claire. Quant au volet expérimental de la thèse, il consistera à optimiser le dispositif de détection en vue de nouvelles expériences qui pourraient être réalisées au CERN et mener à la découverte de cette nouvelle radioactivité.
Étude de la production de Quarkonia prompt et non-prompt dans les collisions Pb-Pb à 5 TeV du Run 3 du LHC

SL-DRF-22-0369

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire plasma de quarks et gluons (LQGP) (LQGP)

Saclay

Contact :

Javier CASTILLO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Javier CASTILLO
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LQGP

+33 169087255

Directeur de thèse :

Javier CASTILLO
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LQGP

+33 169087255

Labo : http://irfu.cea.fr/dphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=500

Voir aussi : https://alice-collaboration.web.cern.ch

Quelques micro-secondes après le Big Bang l’Univers se trouvait dans un état de plasma de quarks et de gluons (QGP). Cet état, prédît par la Chromodynamique Quantique, la théorie de l’interaction forte, est atteint pour des températures ou des densités d’énergie très élevées. Ces conditions sont réunies dans les collisions d’ions lourds ultra-relativistes au LHC au CERN.

Parmi les différentes observables du QGP, l’étude de la production d’hadrons contenant des quarks lourds (c ou b) et des quarkonia (états liés c-cbar ou b-bbar) est particulièrement pertinente pour comprendre les propriétés du QGP.

Les quarkonia sont des particules rares et très lourdes qui sont produites aux premiers instants de la collision principalement par des processus de fusion de gluons. Ainsi elles sont crées avant même la formation du QGP et constituent des sondes idéales de celui-ci. En traversant le QGP, la paire quark/anti-quark serait écrantée par les nombreux quarks et gluons du plasma. Il s’agit du mécanisme de suppression des quarkonia par écrantage de couleur par le QGP. Les différents états des quarkonia ayant des énergies de liaison différentes, la probabilité de dissociation de chaque état sera différente, on parle alors de suppression séquentielle des quarkonia. De plus, si le nombre initial de paires quark/anti-quark est élevé, et si les quarks lourds thermalisent dans le QGP, alors des nouveaux quarkonia peuvent être crées par le QGP par recombinaison de quarks lourds. C’est le mécanisme de régénération. Au LHC, les Upsilon (b-bbar) et les J/psi (c-cbar) sont complémentaires, les premiers seraient plus aptes pour étudier la suppression séquentielle, alors que les seconds permettraient d’étudier d'éventuels mécanismes de régénération. D’autre part les J/psi non-prompt qui sont issus de la décroissance des hadrons contenant un quark b, donnent accès aux propriétés du transport des quarks b dans le QGP. Plus récemment, la photo-production des J/psi dans les collisions Pb-Pb périphériques à été mise en evidence, il s’agit de J/psi produits à partir du flux de photons émis par les noyaux de Pb en mouvement et qui sont principalement produits avec une très faible impulsion transverse. La caractérisation de ces quarkonia photo-produits permettra de mieux contraindre l’état initial de la collision ainsi que les propriétés du QGP.

Nous proposons d’étudier la production des quarkonia prompt et non-prompt dans les collisions Pb-Pb à une énergie dans le centre de masse de la collision par paire de nucleon (sqrt(sNN)) de 5 TeV au LHC avec les premières données du Run 3 (2022-2024). Une amélioration du système de détection d’ALICE est en cours, avec notamment l’ajout d’un trajectographe à pixels en silicium pour compléter le spectromètre à muons d’ALICE et une nouvelle électronique de lecture de ce dernier. Ces ameliorations permettront, d’une part, de profiter au maximum de l’augmentation en luminosité du LHC et ainsi de tripler en une seule année la quantité de données collectées pendant tout le Run 2 (2015-2018) du LHC et, d’autre part, de séparer les contributions prompt et non-prompt grâce à la mesure de precision du vertex de décroissance en deux muons des quarkonia.

Dans un premier temps, le candidat mettra en place les procedures de séparation des quarkonia prompt et non-prompt. En ce faisant, l'étudiant contribuera au développement du nouveau code de reconstruction, simulation, calibration et analyse (aussi appelé O2) que la Collaboration ALICE développe pour les Runs 3 et 4 du LHC. Dans un deuxième temps, le candidat étudiera la production des quarkonia prompt et non-prompt en Pb-Pb en termes de taux et d’anisotropie de production. Ces études pourront se faire en fonction de la centralité de la collision, de l’impulsion transverse et de la rapidité du quarkonia, pour différents types de quarkonia. En fonction de l’état d’avancement de la thèse ces études prioritaires pour les quarkonia issus des collisions hadroniques pourront être étendues aux quarkonia photo-produits.
Étude des anomalies dans la production des fragments de fission par l’analyse de leur gamma prompts

SL-DRF-22-0401

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire etudes et applications des reactions nucleaires (LEARN) (LEARN)

Saclay

Contact :

Thomas MATERNA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Thomas MATERNA
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LEARN

0169084091

Directeur de thèse :

Thomas MATERNA
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LEARN

0169084091

Page perso : https://www.researchgate.net/profile/Thomas_Materna

Labo : http://irfu.cea.fr/dphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=498

L’analyse des gamma prompts émis par les fragments de fission est devenue un outil indispensable pour étudier le processus de fission nucléaire. Elle permet de sonder les propriétés intrinsèques des fragments ou d’explorer des effets encore peu étudiés expérimentalement comme l’influence de la forme des fragments sur le processus de fission, le partage de l’énergie d’excitation entre les fragments ou encore la distribution des spins des fragments juste après la scission. D’autre part, la mesure des rayons gammas prompt de fission fournit des données nucléaires utiles à la simulation des réacteurs.



Le travail de thèse consistera à explorer la possibilité d’utiliser les gamma prompts pour estimer la population des fragments - les rendements indépendants de fission - en comparant les valeurs obtenues par cette méthode avec des rendements évalués, mesurés notamment par spectrométrie de masse. L’objectif est de comprendre les anomalies, des déficits importants dans les rendements obtenus par la méthode des gamma prompts que l’on rencontre sur plusieurs noyaux bien produits, en testant différentes hypothèses dans la modélisation du processus de fission et de la désexcitation des fragments. Dans un deuxième temps, le travail consistera à déterminer les rendements de fragments lourds, riches en neutrons, pour lesquels les rendements, obtenus via la mesure de leurs gamma retardés, sont sujets à caution.

Seront exploitées à cette fin les données sur la fission thermique de l’U-235 et de l’U-233 déjà mesurées par le spectromètre gamma FIPPS installé auprès du réacteur de recherche de Grenoble et éventuellement les prochaines mesures avec FIPPS sur la fission thermique du Cm-245.

 

Retour en haut