Étude des mécanismes des réactions induites par les noyaux à halo de neutrons 11Be (49,2 MeV/nucléon) et 6He (41,5 MeV/nucléon) sur le plomb en fonction de l'inélasticité des collisions
Résumé
In this work we have shown how the neutron halo structure of nuclei affects reaction mechanisms. Our experimental study was applied to a single-neutron halo nucleus (11Be) and a two-neutron halo nucleus (6He) in their interactions with a lead nucleus target. The experimental setup allowed simultaneous measurement of core and halo neutron momenta, as well as target-nucleus excitation energy kinematical properties of the halo neutrons were collected from the new TOURNESOL detector, a liquid scintillator time-of-flight detector of large volume. Characteristics of this detector are well covered in this document. For the two beams, we obtained exclusive measurements in momentum width, distinguishing between break-up, stripping, and core fragmentation, as well as as several target-nuclei excitation energy ranges. With 11Be projectile, momentum widths for core nuclei and halo neutrons are in agreement for break-up reactions, and the target nuclei remain on excited. The measured values are about 10 to 15% larger than those given by similar studies done with a core-nucleus collected close to zero degree. Neutron momentum distributions after reactions involving a break-up of the 10Be core were compared to similar data with a 10Be beam. With 6He projectile, we studied correlations between neutrons and core momenta to conclude that break-up reactions exhibit a one-step process and that stripping reactions could occur in both one- or two-step processes. In this later case, the "di-neutron" structure of 6He ground state is responsible for one-step dissociation process, while "cigar" structure in most likely responsible for the two-step dissociation process.
Dans ce travail, nous avons montré comment la structure en halo de neutron d'un noyau se manifestait sur les mécanismes de réaction. Notre étude expérimentale a été appliquée à un noyau doté d'un seul neutron dans le halo (11Be) et à un noyau doté de deux neutrons dans son halo (6He) dans leurs interactions avec un noyau-cible de plomb. Le dispositif expérimental permettait une mesure simultanée des impulsions du noyau-cœur et des neutrons du halo, ainsi que de l'état d'excitation du noyau-cible. La mesure des caractéristiques cinématiques des neutrons du halo était effectuée par le nouveau détecteur TOURNESOL, un détecteur par temps de vol à scintillateur liquide de large volume. Les caractéristiques de ce détecteur sont décrites en détail dans ce document. Pour les deux faisceaux, nous avons obtenu des mesures sélectives de largeurs en impulsion, en distinguant les réactions de break-up, stripping et cassure de cœur, ainsi que différents domaines d'excitation du noyau-cible. En faisceau de 11Be les largeurs d'impulsion du noyau-cœur et du neutron de halo sont cohérentes pour les réactions de break-up, et le noyau-cible n'est pas excité. Les valeurs obtenues sont de 10 à 15% supérieures aux valeurs équivalents obtenues avec un noyau-cœur au voisinage de zéro degré. Des largeurs de distributions d'impulsion des neutrons produits lors de la cassure du cœur ont été comparées à celles en faisceau de 10Be. En faisceau de 6He, nous avons étudié les corrélations entre l'impulsion des neutrons et celle du cœur, pour constater qu'en réaction de break-up la dissociation s'effectue en une étape, et en une ou deux étapes en réaction de stripping. Dans ce dernier cas, la cassure en une étape est liée à la structure " di-neutrons " et celle en deux étapes à la structure " cigare " de l'état fondamental du noyau 6He.