Doctorant en « Spectroscopie laser de radionucléides et développement de méthodes expérimentales auprès

Sujet de thèse :
Le sujet de thèse proposé concerne l’étude de la structure des noyaux exotiques auprès de GANIL-SPIRAL2 en utilisant la branche de basse énergie de S3 (S3-LEB). Les noyaux exotiques seront produits par des réactions de fusion-évaporation à l’entrée du Super Separator Spectrometer (S3) de SPIRAL2, arrêtés dans la cellule à gaz de S3-LEB, puis neutralisés et extraits par le flux de gaz dans un jet supersonique. Dans cet environnement, des lasers accordables en longueur d’onde produiront l’ionisation de l’élément d’intérêt et permettront de le sonder par spectroscopie laser. Ce type d’expérience permettra de mesurer l’écart isotopique et la structure hyperfine des atomes sondés, donnant accès aux propriétés électromagnétiques statiques des noyaux, tels que le rayon de charge, le spin et les moments magnétique et quadripolaire. L’installation S3-LEB (avec cellule à gaz, RFQs et spectromètre de masse) a été testée hors ligne jusqu’à la fin de 2023 et en 2024 elle sera installée au point focal de S3. Ce dernier est dans la phase finale de construction, avec le démarrage programmé pour 2025.
La première expérience qui va suivre concernera la production des isotopes d’erbium riches en protons par la réaction 116Sn(40Ar,4n)152Er et leur étude par spectroscopie laser, permettant de déterminer les rayons de charge des isotopes impairs (inconnus dans cette région), ainsi que l’oscillation paire-impaire des rayons de charge. En plus, les moments électromagnétiques de l’isotope 151Er n’ont pas été déterminés. Cet isotope a deux états nucléaires de longue durée de vie, l’état fondamental de spin-parité 7/2– et un état isomère de 27/2–. Déterminer le rayon de charge et les moments électromagnétiques de ces deux états permettrait de contraindre leur fonction d’onde et de déterminer comment la densité des protons change par l’excitation du noyau. La proximité de la fermeture de couche nucléaire N = 82 fait de 151Er un cas d’étude intéressant pour la compréhension du modèle nucléaire en couches.
En parallèle de ces développements, le nouveau projet FRIENDS3 (Fast Radioactive Ion Extraction and Neutralization Device for S3) financé par l’ANR et démarré à IJCLab en 2021 a pour but d’améliorer la cellule à gaz de S3-LEB et de développer une future version, dédiée à l'étude des isotopes encore plus exotiques. Pour achever ces objectifs, le projet propose de réaliser des simulations et de construire un banc de test qui permettra d’essayer des différentes versions de cellule à gaz. Le banc de test sera construit dans la première partie de 2024, utilisé dans un premier temps à IJCLab puis installé au GANIL à côté d’une salle équipée de lasers où des expériences seront effectuées avec des faisceaux atomiques stables.
S3-LEB est une expérience clé pour la recherche de physique nucléaire en France et son démarrage ouvra des multiples possibilités pour l’étude des propriétés des noyaux exotiques. Le trav
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