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Première mesure de la résonance pygmée par diffusion inélastique de neutrons auprès de NFS à GANIL

Physique corpusculaire et cosmos Physique nucléaire

Résumé du sujet

La résonance géante dipolaire, qui correspond à l’oscillation en opposition de phase des protons en neutrons, est un mode de vibration bien connu du noyau situé entre 12 et 24 MeV d’énergie d’excitation. Dans les noyaux riches en neutrons, une résonance dipolaire additionnelle a été observée proche du seuil d’émission neutron. Cette petite structure, en comparaison de la résonance géante dipolaire, est communément appelée résonance dipolaire pygmée (PDR) et est décrite comme l’oscillation d’une peau de neutrons contre un cœur symétrique en nombre de protons et de neutrons. La PDR a été le sujet de nombreuses études à la fois expérimentales et théoriques. En effet, l’étude de la PDR a suscité et suscite toujours beaucoup d’intérêt puisqu’elle permet de contraindre l’énergie de symétrie, un ingrédient important de l’équation d’état de la matière nucléaire qui décrit la matière au sein des étoiles à neutrons. De plus, la présence d’une résonance dipolaire proche du seuil d’émission neutron est prédite comme pouvant jouer un rôle clé dans le processus-r (processus qui pourrait expliquer la synthèse des noyaux lourds) via l’augmentation du taux de capture neutronique. Cependant, malgré de nombreux résultats expérimentaux, une description cohérente de la PDR n’a pas pu être extraite. Dans ce contexte, nous proposons d’aller étudier la PDR en utilisant une nouvelle méthode expérimentale : la diffusion inélastique de neutrons. Cette nouvelle sonde, élémentaire car composée d’un seul nucléon, non soumise à l’interaction coulombienne car neutre, est une approche originale qui apportera un regard neuf sur la nature de la PDR.

Le laboratoire LENA (Laboratoire d’Etude du Noyau Atomique), au sein du Département de Physique Nucléaire (DPhN) de l’IRFU, est fortement impliqué dans l’étude de la structure du noyau atomique. Les chercheurs du LENA travaillent, depuis longtemps, en étroite collaboration avec les équipes du GANIL (France), de GSI (Allemagne), de l’Université de Jyväskylä (Finlande)… où ils réalisent leurs expériences. Les faisceaux de haute intensité produits par GANIL-SPIRAL2, associés au système de production de faisceaux de neutrons NFS (Neutron For Science), permettent depuis 2021 de produire des faisceaux de neutrons aux énergies adaptées à la diffusion inélastique de neutrons avec des intensités sans précédent.

L’objectif de la thèse est d’étudier pour la première fois la résonance pygmée par diffusion inélastique de neutrons. La thèse consistera en : i) la participation à l’expérience, ii) l’analyse des données, et iii) l’interprétation des résultats en collaboration avec les théoriciens.

Laboratoire

Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service de Physique Nucléaire
Laboratoire études du noyau atomique (LENA)
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