La décroissance bêta des fragments de fission de l’uranium-235 est un processus central en physique nucléaire, dont la compréhension fine est essentielle pour l’étude de la structure nucléaire, la physique des neutrinos et l’exploitation des réacteurs. Les photons gamma retardés et les électrons bêta issus de cette décroissance constituent deux observables complémentaires, offrant un regard croisé sur les chaînes de désintégration.
La première partie de cette thèse est consacrée à l’étude expérimentale des photons gamma retardés émis lors de la fission thermique de l’uranium-235. Les mesures ont été réalisées avec le spectromètre FIPPS (FIssion Product Prompt gamma-rays Spectrometer) à l’Institut Laue-Langevin, à Grenoble. Un travail méthodologique a permis d’améliorer la détermination de l’efficacité absolue du spectromètre. Des analyses manuelles de produits de fission ont validé les performances du dispositif et des méthodes, révélant notamment un écart marqué entre les bases de données existantes et les mesures FIPPS pour la décroissance du krypton-90.
Ces analyses manuelles étant difficiles à étendre à grande échelle, la deuxième partie introduit une approche d’analyse automatique des spectres gamma bidimensionnels, fondée sur des réseaux de neurones convolutifs. Pour optimiser l’apprentissage, une base de données synthétique a été créée, reproduisant les caractéristiques physiques et instrumentales des mesures réelles. Cette génération contrôlée de données a permis de tester différentes architectures et d’identifier les conditions optimales d’entraînement. Bien qu’encore exploratoire, cette méthode ouvre la voie à une analyse rapide, reproductible et systématique d’un grand nombre de chaînes de désintégration.
Enfin, la troisième partie s’intéresse à une observable complémentaire : le spectre bêta des fragments de fission de l’uranium-235. Ce spectre joue un rôle clé dans l’étude de l’anomalie des antineutrinos de réacteur, un écart persistant entre les prédictions et les mesures du flux de neutrinos émis. Une étude préliminaire a ainsi défini les grandes lignes d’un nouveau spectromètre bêta, spécifiquement adapté aux contraintes de ce type de mesure et visant à améliorer la précision des données disponibles.
En combinant analyse avancée des spectres gamma, génération de données synthétiques et conception d’un spectromètre bêta, cette thèse adopte une approche intégrée de l’étude de la décroissance bêta des fragments de fission, associant développement instrumental et innovation algorithmique pour améliorer la qualité, la rapidité et la portée des données disponibles.
LEARN Laboratoire d’études et d’applications des réactions nucléaires – Study and Applications of Nuclear Reactions
DPhN LEARN