exotic nuclei structure and reaction noyaux exotiques ... - IPN - IN2P3

NUCLEAR DYNAMICS AND THERMODYNAMICS
Detailed studies of the partitions formed through the multifragmentation of hot nuclei showed that
they depend on the radial expansion collective energy, and on the N/Z ratio of the system. In central
collisions the compression-expansion cycle leads to fragment (Z>4) multiplicities larger than those
observed for quasi-projectiles, where a smaller radial energy, due to thermal pressure, comes into play.
A larger fragment multiplicity is also measured in central collisions when the system is neutron-rich.
Conversely, for a given system N/Z, the entrance channel mass asymmetry has no influence. These
results provide a benchmark for constraining the density dependence of the nuclear symmetry energy.
Bimodal distributions of order parameters (excitation energy and charge of the largest fragment)
allowed to estimate the latent heat of the liquid-gas type phase transition which manifests itself through
multifragmenattion.
Among fragments formed in the 40 Ca+ 12 C reaction, 12 C nuclei excited at 7.65 MeV (Hoyle state)
have been evidenced. This state, highly important for stellar nucleosynthesis, can theoretically be
described as a condensate of α-particles. Using multiparticle correlation techniques, it was shown that
one of the decay processes of the Hoyle state produces 3 equal-energy α’s, which signs the
condensate nature of the Hoyle state.
A precise knowledge of the de-excitation of fragments is mandatory to properly describe
fragmentation phenomena. Measurements of exotic nuclei lifetimes ( and thus of their level densities)
have been started, which make use of the Atomic Clock method.
DYNAMIQUE ET THERMODYNAMIQUE NUCLEAIRES
Des études fines des partitions formées lors de la multifragmentation de noyaux chauds ont montré
qu’elles sont influencées par l’énergie collective d’expansion radiale et par le rapport N/Z du système :
le cycle compression-expansion en collisions centrales conduit à une multiplicité de fragments (Z>4)
supérieure à celle observée pour des quasi-projectiles où la pression thermique n’induit qu’une faible
énergie radiale. La multiplicité de fragments en collisions centrales croît aussi avec le rapport N/Z du
système total, mais est indépendante de l’asymétrie de masse en voie d’entrée (à N/Z total fixé). Ces
résultats vont aider à contraindre la dépendance en densité du terme de symétrie de l’équation d’état
nucléaire.
L’observation d’une distribution bimodale de paramètres d’ordre (énergie d’excitation, Z du plus gros
fragment) a permis de déterminer la chaleur latente de la transition de phase de type liquide-gaz qui se
manifeste via la multifragmentation.
Des noyaux de 12 C excités à 7.65 MeV (état de Hoyle) ont été mis en évidence parmi les débris de
collisions entre un projectile de 40 Ca (accéléré à 25 A MeV) et une cible de 12 C. Il est théoriquement
prédit que cet état, qui joue un rôle primordial dans la nucléosynthèse stellaire, peut être décrit comme
un condensat de particules α. Grâce à des techniques de corrélations multiparticules on a pu montrer
qu’une des voies de désexcitation de l’état de Hoyle conduit à trois α de même énergie, ce qui signe la
nature de condensat d’α de cet état.
Toutes les études de fragmentation nécessitent une connaissance détaillée de la désexcitation des
fragments, notamment des fragments exotiques. Un programme de mesure du temps de vie (et donc
des densités de niveaux) de tels noyaux par la méthode de l’Horloge Atomique a été entrepris.
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