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Physique nucléaire

Réactions directes à haute énergie

Au voisinage de la dripline neutron, les états finaux sont généralement non liés et, en tant que tels, tous les produits de désintégration en vol du faisceau (quasi-projectile chargé, neutrons et, dans certains cas, les rayonnements gamma) doivent être détectés et leurs impulsions doivent être mesurées.  Cela permet de construire le spectre de masse invariante (ou d’énergie relative) ainsi que d’autres variables d’intérêt, tel que l’impulsion relative neutron-neutron.  Le dispositif utilisé pour effectuer ces mesures au RIBF comprend le spectromètre magnétique SAMURAI (7 Tm) couplé au multidétecteur NEBULA constitué de scintillateurs plastiques, celui-ci a été complété en 2016-17 par le démonstrateur NeuLAND.  Si besoin, les multidétecteurs DALI2 (NaI) ou CATANA (CsI) sont utilisés pour la détection de la désexcitation des états excités des quasi-projectiles.

RESULTATS RECENTS

Etude spectroscopique des systèmes non liés dans la région de N=14-16

En utilisant les sondes complémentaires de knockout des protons et des neutrons, le 21C a été identifié pour la première fois et sa structure à basse énergie a été étudiée.  Les études spectroscopiques les plus complètes à ce jour ont également été menées sur les niveaux non liés du 17,19C ainsi que sur les isotopes de bore non liés 16,18B.  Les travaux sur les isotopes du carbone riches en neutrons confirment les prédictions théoriques de dégénérescence des orbites neutron s1/2 et d5/2 pour Z=6.

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  • Thèse : Sylvain Leblond, Structure des isotopes de bore et de carbone riches en neutrons aux limites de la stabilité. (2015)

Première observation des 20,21B

Dans le cadre de notre programme d’exploration de la structure au voisinage de N=14-16 en dessous des noyaux doublement magique 22,24O, les isotopes de bore les plus lourds ont été observés pour la première fois (Fig. 1).  Des états résonants ont été observés pour 20B, tandis que les données acquises pour 21B indiquent qu’il s’agit d’un candidat pour la désintégration directe à deux neutrons.  Il est intéressant de noter que toutes les structures observées dans 20B via la masse invariante 19B+n se situent bien au-dessus du seuil de désintégration 17B+3n. 

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  • First Observation of 20B and 21B. S. Leblond et al., Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 262502

Structure des isotopes du fluor très riches en neutrons près de N=20

L’étude de la structure du noyau 28F par le knockout d’un neutron du 29F et celui d’un proton du 29Ne indique clairement que l’état fondamental est dominé par des configurations neutrons intruses de la couche fp, ce qui indique que le 28F se trouve dans « l’îlot d’inversion » et suggère que l’28O n’est pas doublement magique.

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  • Extending the Southern Shore of the Island of Inversion to 28F A Revel et al. (SAMURAI21 Collaboration), Phys. Rev. Lett. 124 (2020) 152502

Structure et décroissance de 16Be

Cette expérience a profité d’un faisceau secondaire de 17B de haute intensité couplé à la cible d’hydrogène liquide de MINOS pour produire le 16Be via le knockout d’un proton.  En plus de confirmer une observation antérieure de l’état fondamental du 16Be, le premier état excité (2+) a été observé pour la première fois.  L’analyse des événements 14Be+n+n démontre que la décroissance des deux états est directe (aucun état intermédiaire dans le 15Be ne semble être alimenté).  La comparaison avec une modélisation réaliste à trois corps de la structure et de la décroissance de l’état fondamental montre un accord raisonnable entre la théorie et l’expérience et cela suggère que les neutrons de valence existent principalement dans une configuration « di-neutron » relativement compacte.

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  • Thèse : Belen Monteagudo, Structure and neutrοn decay οf the unbοund Βeryllium isοtοpes 15,16Βe (2019)
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