Structure of neutron rich germanium and gallium beyond N=50 at ALTO
STRUCTURE DES NOYAUX DE GERMANIUM ET DE GALLIUM RICHES EN NEUTRONS AU-DELA DE N EGAL A 50 A ALTO
Résumé
Nowadays, the experimental progresses in nuclear physics, are in urge with the development of new facilities able to produce radioactive ions beams. For that purpose, the “Isotopic Separation On-Line” method combined with the use of the fission mechanism seems to be the future for the production of radioactive neutron rich nuclei. The Institut de Physique Nucléaire d'Orsay take its part of this development with the construction of the ALTO (“Accélérateur Linéaire et Tandem d'Orsay”) project. This ISOL facility is based on the use of an electron beam to induce the photofission of uranium. In july 2006, during the production yields measurements, this method has been proved to be viable. Moreover, the results extracted from measurements have highlighted some changes usefull to improve the production method.
The ALTO facility is not limited to the production of neutron rich fission fragments. During a radioprotection measurement, a detection setup has been installed to study the radioactive decay of 84Ga. The analysis provided indications on the structure of 84Ga, 84Ge, 84As and 83Ge. For 84Ga, an isomeric state has been identified, and a configuration for it and the ground state has been proposed. For 84Ge, the first excited state 2+ and 4+ for which energy ratio provided indication on the expected collectivity beyond N=50. The evolution of this collectivity seems to show a weakening of the Z=28 shell gap close to 78Ni. With the same data, we built the very first level scheme for 84As. Configurations have been proposed for the excited sates of this nucleus. Lastly, to conclude on the 83Ge level scheme, a model to describe the weak coupling between a neutron and a core has been applied. First, it has been tested on the N=51 isotonic chain to prove its reliability. Its use for the 83Ge confirmed the existence of such a structure in this nucleus. The results obtained with that model have been extrapolated to predict the level scheme of 81Zn.
The ALTO facility is not limited to the production of neutron rich fission fragments. During a radioprotection measurement, a detection setup has been installed to study the radioactive decay of 84Ga. The analysis provided indications on the structure of 84Ga, 84Ge, 84As and 83Ge. For 84Ga, an isomeric state has been identified, and a configuration for it and the ground state has been proposed. For 84Ge, the first excited state 2+ and 4+ for which energy ratio provided indication on the expected collectivity beyond N=50. The evolution of this collectivity seems to show a weakening of the Z=28 shell gap close to 78Ni. With the same data, we built the very first level scheme for 84As. Configurations have been proposed for the excited sates of this nucleus. Lastly, to conclude on the 83Ge level scheme, a model to describe the weak coupling between a neutron and a core has been applied. First, it has been tested on the N=51 isotonic chain to prove its reliability. Its use for the 83Ge confirmed the existence of such a structure in this nucleus. The results obtained with that model have been extrapolated to predict the level scheme of 81Zn.
Aujourd'hui, les progrès expérimentaux en physique nucléaire nécessitent le développement d'accélérateurs susceptibles de produire des faisceaux d'ions radioactif. Dans cette optique, la méthode « Isotopic Separation On-Line » combinée à l'utilisation du mécanisme de fission permet de produire des ions radioactif riches en neutrons. L'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay participe à ce développement avec la construction du projet ALTO (Accélérateur Linéaire et Tandem d'Orsay). Cette installation de type ISOL utilise un faisceau d'électron pour induire la photofission de l'uranium. En juillet 2006, dans le cadre de mesure des taux de production, la viabilité de cette méthode a été démontrée. De plus, les résultats ont mis en évidence un ensemble de modifications capables d'améliorer la méthode de production.
L'installation ALTO ne se limite pas à la fabrication de fragments de fission riches en neutrons. Au cours d'un test de radioprotection, un système de détection a été installé pour permettre l'étude de la décroissance radioactive de l'isotope 84Ga. L'analyse des données acquises au cours de cette mesure nous a permis d'apporter des indications sur la structure des noyaux de 84Ga, 84Ge, 84As et 83Ge. Pour 84Ga, nous avons identifié un état isomérique et proposé une configuration pour cet état et l'état fondamental du noyau. Pour 84Ge, nous avons observé les premiers états 2+ et 4+ dont le rapport des énergies nous a permis de conclure sur l'apparition de la collectivité attendue au-delà de N=50. L'étude de cette collectivité semble indiquer un affaiblissement du gap Z=28 à l'approche de 78Ni. Nous avons proposé le premier schéma de niveau de 84As. Nous avons aussi proposé une configuration pour les états observés de ce noyau. Enfin, pour interpréter le schéma de niveau de 83Ge, un modèle permettant de caractériser le couplage en un neutron et un cœur a été employé. Ce dernier a été appliqué à l'ensemble de la chaîne isotonique N=51 pour tester sa validité. Puis, son application au noyau de 83Ge a confirmé l'existence de ce type de structure dans ce noyau. Les résultats obtenus avec ce modèle ont été extrapolés afin de proposer une prédiction du schéma de niveau de 81Zn.
L'installation ALTO ne se limite pas à la fabrication de fragments de fission riches en neutrons. Au cours d'un test de radioprotection, un système de détection a été installé pour permettre l'étude de la décroissance radioactive de l'isotope 84Ga. L'analyse des données acquises au cours de cette mesure nous a permis d'apporter des indications sur la structure des noyaux de 84Ga, 84Ge, 84As et 83Ge. Pour 84Ga, nous avons identifié un état isomérique et proposé une configuration pour cet état et l'état fondamental du noyau. Pour 84Ge, nous avons observé les premiers états 2+ et 4+ dont le rapport des énergies nous a permis de conclure sur l'apparition de la collectivité attendue au-delà de N=50. L'étude de cette collectivité semble indiquer un affaiblissement du gap Z=28 à l'approche de 78Ni. Nous avons proposé le premier schéma de niveau de 84As. Nous avons aussi proposé une configuration pour les états observés de ce noyau. Enfin, pour interpréter le schéma de niveau de 83Ge, un modèle permettant de caractériser le couplage en un neutron et un cœur a été employé. Ce dernier a été appliqué à l'ensemble de la chaîne isotonique N=51 pour tester sa validité. Puis, son application au noyau de 83Ge a confirmé l'existence de ce type de structure dans ce noyau. Les résultats obtenus avec ce modèle ont été extrapolés afin de proposer une prédiction du schéma de niveau de 81Zn.
Mots clés
Photofission
Couplage cœur-particule
Production d'ions radioactifs
Séparateur en masse
Noyaux riches en neutrons
Codage en temps absolu
Structure nucléaire
Radioactivité
ALTO
Radioactivité<br />Photofission
Particle-core coupling
Radioactive ions production
Mass Separator
Neutron rich nuclei
absolute time stamp
Nuclear Structure
Radioactivity