Production et étude des fragments de fission, de LOHENGRIN à ALTO

L'etude des noyaux loin de la stabilite est constitutive de l'histoire de la physique nucleaire des son origine, et connait un essor considerable. Parmi les nucleides les plus ephemeres, ceux situes aux frontieres de notre connaissance sont qualifies d' « exotiques ». Etudier ces noyaux, c'est se donner la chance d'acceder a des informations nouvelles sur la structure nucleaire et ainsi mesurer la solidite de notre conception de la matiere nucleaire et sa validite lorsque cette derniere est poussee dans des etats « extremes ». Le travail presente dans cette habilitation a diriger des recherches concerne l'etude et la production des noyaux exotiques riches en neutrons produits par le mecanisme de la fission. L'originalite du travail effectuer consiste en partie en une etude croisee des mecanismes de production de faisceaux radioactifs riches en neutrons, tant par la methode dite « en vol » que par la methode ISOL (Isotope Separation On Line). Le travail porte sur des etudes effectuees aupres du spectrometre LOHENGRIN installe a l'ILL de Grenoble, ainsi que sur le programme PARRNe (Production de Noyaux Radioactifs Riches en Neutrons) qui constituait au debut du projet en une installation dediee a une activite de Recherche et Developpement pour les futures installations de deuxieme generations de faisceaux radioactifs. Les difficultes inherentes aux techniques de production des noyaux exotiques ont laisse en particulier une grande part des noyaux riches en neutrons dans l'inconnu. Afin d'acceder a ces reserves de decouvertes intactes, il est necessaire de produire ces noyaux exotiques non seulement en plus grande quantite possible mais aussi sous forme de faisceaux acceleres. Les problemes que souleve la mise en œuvre de tels faisceaux d'ions radioactifs suscite a l'heure actuelle un enorme effort de recherche et developpement au sein de notre discipline. Depuis plusieurs annees, l'Institut de Physique Nucleaire d'Orsay s'est montre a la pointe en ce domaine grâce au programme PARRNe. La reaction nucleaire choisie pour produire les noyaux exotiques dans le cadre de PARRNe est la fission de l'U238. Les noyaux produits par la fission sont dits « de masse intermediaire » et sont tres excedentaires en neutrons. La technique de « mise a disposition » de ces noyaux retenue est celle dite « en cible epaisse » ou methode ISOL. Le programme a donc pour objectif la determination des conditions optimales de production des noyaux riches en neutrons issus de la fission de l'U238 par la technique ISOL. Lors de la reaction, les produits de la fission apparaissent sous forme atomique dans la cible, la difficulte est ensuite de les en faire sortir pour eventuellement les ioniser et ainsi pouvoir les accelerer. La facilite avec laquelle les elements produits lors de la fission sortent de la cible depend de leurs proprietes physico-chimiques. L'optimisation des conditions de production passe donc par l'optimisation des conditions de la fission (l'energie et la nature du faisceau incident, le type et la geometrie du convertisseur, la structure de la cible) et par l'optimisation des conditions d'extraction et d'ionisation des produits de fission (optimisation de l'ensemble cible-source d'ions). Pour mettre en œuvre ce programme une ligne de type ISOL, dotee d'un separateur en masse, a ete installee au TANDEM. Ce montage permet de s'approcher au mieux des conditions experimentales qui seront rencontrees sur la future installation SPIRAL 2 au GANIL. Les resultats obtenus avec les faisceaux du tandem ont ete tels qu'il a ete possible d'initier un programme de physique original aupres de cet outil initialement destine a des etudes de R&D. L'une des originalites du travail effectue consiste en la mise en place d'un programme de physique original aupres de PARRNe sur l'etude de l'evolution de la magicite pour les noyaux exotiques proches de la couche fermee en neutron N=50. Ces premiers resultats tres prometteurs prefigurent les futures experiences aupres des accelerateurs de deuxieme generation.