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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0472

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique nucléaire / Physique corpusculaire et cosmos
INTITULÉ DU SUJET Français English

Effet de l'interaction neutron-proton sur l'état fondamental des isotopes de chlore riches en neutrons

RÉSUMÉ DU SUJET

En physique nucléaire, le noyau atomique est représenté en termes de couches d’énergie pour les protons et les neutrons, d'une manière formellement semblable à la physique atomique. Les noyaux résultent du remplissage successif des orbitales caractérisées par un moment angulaire, certains noyaux étant particulièrement stables (ou « magiques ») lorsque les couches majeures sont entièrement remplies avant le franchissement d’un gap en énergie. Ce modèle décrit globalement les noyaux les plus stables, mais permet également de représenter l’évolution des propriétés nucléaires en fonction de paramètres comme l’asymétrie proton/neutron. C’est ainsi qu’on peut observer une évolution des orbitales et des nombres magiques associés lorsqu’on considère des noyaux de plus en plus riches en neutrons (noyaux dits « exotiques ») loin de la vallée de la stabilité. Dans le cas des isotopes de calcium avec un nombre magique de protons Z=20, la position relative des orbitales de protons 0d3/2 et 1s1/2 évoluent depuis 40Ca (N=20) jusqu’à 48Ca (N=28) sous l’influence du remplissage de l’orbitale de neutrons 0f7/2 et de l’interaction neutron-proton dans le noyau [1]. Cela est observé expérimentalement lors de la mesure des énergies et spins des états fondamentaux et excités des isotopes de potassium Z=19 qui peuvent être décrits comme des isotopes de calcium avec un trou de proton dans la couche de valence. Nous proposons dans cette thèse de déterminer cette spectroscopie de basse énergie et l’évolution des orbitales 0d3/2 et 1s1/2 pour les isotopes de chlore Z=17 et un proton de valence.

Cette étude sera effectuée à partir d’une expérience à réaliser en 2020 auprès de l’accélérateur RIBF à Tokyo. Un faisceau secondaire de noyaux exotiques comprenant les isotopes 46,48Ar sera produit à partir du faisceau primaire 70Zn à 345 MeV/u par fragmentation du projectile. La spectroscopie de basse énergie sera étudiée grâce à la réaction d’arrachage d’un proton en cinématique inverse 46,48Ar(p,2p)45,47Cl et une cible d’hydrogène cryogénique d’hydrogène liquide épaisse entourée d’un trajectrographe (dispositif MINOS) pour reconstituer le vertex de la réaction à l’intérieur de la cible [2]. Les photons de 45,47Cl émis en vol au niveau de la cible seront détectés avec un ensemble de détecteurs Ge de haute résolution HiCARI, installé spécialement pour cette campagne de mesures en 2020. Enfin, on mesurera la distribution en moment des fragments 45,47Cl qui permettra de caractériser le moment angulaire (onde s ou d) du proton arraché pour déterminer le spin de l’état final.

Une proposition d’expérience sera examinée au Comité d’expériences de RIKEN (Tokyo) en décembre 2019 en vue d’une réalisation dans le courant de l’année 2020.

Une collaboration avec des théoriciens de structure nucléaire (théories ab initio) et des mécanismes de réaction offrira au candidat une opportunité d’approfondir ses connaissances théoriques.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

M2 NPAC

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service de Physique Nucléaire
Laboratoire études du noyau atomique (LENA)
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Alain GILLIBERT  

CEA
DRF/IRFU/DPhN/LENA
IRFU/DPhN
Bat 703
CE Saclay
91191 Gif sur Yvette

Téléphone : +33 1 69 08 25 84

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Alain GILLIBERT

CEA
DRF/IRFU/DPhN/LENA
IRFU/DPhN
Bat 703
CE Saclay
91191 Gif sur Yvette