Isomères peuplés par fragmentation dans les noyaux riches en neutrons de masse A = 180-200 - Cancéropôle du Grand Est Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Isomères peuplés par fragmentation dans les noyaux riches en neutrons de masse A = 180-200

Résumé

The neutron-rich nuclei of the A~180-200 transitional region presents many interests for nuclear physicists. In particular, the best examples of K-isomerism, which can be found in the A~180-200 region, are predicted to occur on the neutron-rich side of the valley of stability and are thus barely populated by standard nuclear reactions. In addition, the gamma-decay studies of K-isomers provide critical information about the evolution of the nuclear structure from prolate to spherical shape in the transitional region. Projectile fragmentation has proven to be an efficient method for populating heavy neutron-rich isotopes with cross-sections sufficient to perform gamma-ray spectroscopy. Thus, the FRagment Separator (FRS) associated with gamma-ray spectroscopy techniques has been successfully used at GSI to search for K-isomers with lifetimes ranging from nano- to milliseconds in the mass region around A~190-200. These isomers were produced following the fragmentation of a 1 GeV/nucleon 208Pb beam impinging on a 1.6 g/cm2 Be target. The fragments were separated by the FRS working in achromatic mode and identified using the Brho-DeltaE-TOF method. Ions were stopped in a 4 mm thick Al catcher covering an implantation area of 3 * 16 cm2. Prompt and delayed gamma-rays in coincidence with implanted ions of interest were measured using a Segmented Clover Ge Array whose efficiency was about 6 % at 1.33 MeV for the central position of the catcher. Establishing a new experimental technique, this thesis focuses on the observation of several new isomers in neutron-rich A=190-200 nuclei providing the first nuclear structure information from successive gamma decay cascades, with special emphasis on 190W and 197Ir new data where K-isomeric states were identified. Moreover, the ability of this novel method to reach high spin states has been demonstrated by populating K=35/2- isomeric state in 175Hf, 179W and 181Re. This state corresponds to the highest spin value ever observed in projectile fragmentation.
Les noyaux riches en neutrons de la région de transition A~180-200 présentent de nombreux intérêts pour les physiciens nucléaires. Les meilleurs exemples d'isomérisme K sont prédits pour les noyaux situés du côté riche en neutrons de la vallée de stabilité. Ces noyaux sont par contre difficilement peuplés par des réactions nucléaires classiques. L'étude des décroissances gamma de ces isomères K fournit des informations de première importance sur l'évolution de la structure du noyau de la forme prolate à la forme sphérique dans la région de transition. La fragmentation du projectile s'est avérée une méthode puissante pour peupler des isotopes de noyaux lourds riches en neutrons, ceci avec des sections efficaces suffisantes pour pouvoir en faire la spectroscopie gamma. Les techniques de spectroscopie gamma utilisées auprès du Séparateur de FRagments (FRS) du GSI ont permis d'étudier les états isomériques K de noyaux de la région de masse A~190-200 dont les temps de vie s'étendent de quelques nanosecondes à quelques millisecondes. Ces isomères sont produits par fragmentation d'un faisceau de 208Pb à une énergie de 1 GeV/nucléon sur une cible de 9Be d'une épaisseur de 1.6 g/cm2. Les fragments sont séparés par le FRS fonctionnant en mode achromatique et identifiés grace à la méthode Brho-DeltaE-TOF. Les ions sont ensuite arrêtés par un stoppeur en aluminium. Les rayonnements gamma prompts et retardés émis en coincidence avec les ions implantés sont détectés par un dispositif composé de 4 détecteurs germanium trèfle segmentés d'efficacité photopic totale 6 %. Utilisant cette nouvelle technique expérimentale, ce travail a permis d'étudier de nouveaux isomères dans les noyaux riches en neutrons de la région de masse A=190-200. De nouveaux états isomériques K ont été identifiés dans les noyaux 190W et 197Ir. L'étude de leur décroissance a permis d'obtenir des informations nouvelles sur leur structure. Ce travail a aussi démontré l'efficacité de cette nouvelle méthode pour atteindre des états de haut spin : les états isomériques K=35/2- ont été peuplés dans les noyaux de 175Hf, 179W et 181Re. Les spins de ces états correspondent à la plus haute valeur jamais observée dans des réactions de fragmentation du projectile.
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Citer

Pascale Mayet. Isomères peuplés par fragmentation dans les noyaux riches en neutrons de masse A = 180-200. Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]. Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002475v2⟩
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