Wolfram Korten

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Journées de Prospectives La Colle sur Loup,
11-15.10.2004
Les études en structure nucléaire dans les 10
ans à venir
Wolfram Korten CEA Saclay
2
TERRA INCOGNITA ( 5000 .. ou .. 7000 !!! )
Les noyaux clés pour les processus stellaires se
trouvent très loin de la stabilité
Limites dexistence masse, charge rapport N/Z
spin température formes extrêmes
Le noyau un laboratoire des interactions et
des symétries structure en couches et
lisospin les formes et la rotation
3
Sp 0
Sn 0
4

• Première observation de la
• radioactivité deux protons
• 45Fe (2000) et 54Zn (2004)

J. Giovinazzo et al., PRL89 (2002) 102501
5

• Étude plus approfondie des
• corrélations des protons (énergie, angle)
• ? émission di-proton ?

J. Giovinazzo et al., PRL89 (2002) 102501
6

• Étude des noyaux NZ lourds
• par excitation coulombienne
• et réactions directs

• Spectroscopie gamma des
• émetteurs protons 105Sb au 185mBi

• Recherche systématique de
• la radioactivité deux protons

• Établir la drip-line par
• des mesures de masse

• Faisceaux secondaires par
• fragmentation et/ou fusion

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Nouveaux phénomènes à la drip line de neutrons
N Z
20
8
2
Mg
Na
Ne
F
O
N
C
1
2
B
2
Be
1
2
Li
He
4
H
8
Synthèse du noyau Mesure des masses, de la
radioactivité, des résonances,
9
126
82
50
protons
82
28
20
50
No 28O !
8
28
neutrons
2
20
8
2
10

• Transition sphérique ? déformé
• ex. island of inversion autour du 32Mg

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• Transition sphérique ? déformé
• ex. island of inversion  32Mg

• Interaction entre protons et neutrons
• influence sur la position de couches
• ex. N20 ? N16 loin de la stabilité

Zgt14 standard shell at N20 Z 8 new shell
closure at N16

• Terme spin-orbit (VLS)
• dans linteraction effective
• grâce à la  peau de neutrons 

12
126
82
50
protons
82
28

• Recherche du 60,70Ca, 110,122Zr, ?
• grâce aux faisceaux très exotiques

20
50
8

• Étude des noyaux lourds NgtgtZ
• grâce aux faisceaux secondaires
• intenses des fragments de fission

neutrons
2
28
20
8
2
13
294118
GSI Z?112 RIKEN Z113 GANIL
Dubna Z114-118 ?
How many protons and neutrons can form a
stable nucleus ?

• Synthèse des nouveaux éléments/isotopes (Z ? 120)
• Spectroscopie des noyaux Transfermium (Z ?
  108)
• Études sur le mécanisme de réactions (cf. R.
  Bougault)

? Installation dédiée des faisceaux stables de
très haute intensité
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Aujourdhui Les noyaux superdéformés
Coexistence des différentes formes en compétition
avec létat fondamental ? DE lt 10-4 de lénergie
de liaison
Dans le future des noyaux tetrahédral ou
hyperdéformés ?

• Vérification de la forme par
• Excitation coulombienne
• Spectroscopie laser

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Transition Jacobi ?
Fission et limite en spin
ENERGIE
Rotational damping
transition ordre -chaos
Superdeformation
Hyperdeformation ?
noyau tetrahedral
SPIN
16
First hints for Hyperdeformation (ridges in
g-g spectra)
-
similar to the first observation of
superdeformation 20 years ago
compound nucleus at the highest spins ? most
neutron-rich stable isotopes 48Ca 82Se ?126Xe
4n

• Observation of hyperdeformed nuclei
• Gamma-ray tracking array (AGATA)
• high intensity neutron-rich beams

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• Transitions bêta super permises
• Mesures de très haute précision
• du temps de vie, valeur Qb et
• rapport dembranchement
• ? ft demi vie comparative

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• Étude des noyaux lourds NZ
• grâce aux faisceaux stables
• de très haute intensité

Mesures dhaute précision des noyaux NZ lourds ?
100Sn
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Les noyaux superlourds

• Noyaux doublement magiques
• nouveaux benchmarks

• La spectroscopie au delà
• de la drip-line protons
• nouvelles radioactivités

Vers une description théorique unifiée des noyaux
Formes exotiques et limite en spin du noyau

• Noyaux auto conjugués
• appariement p-n
• mélange disospin

• La  terra incognita  vers N/Z 2
• noyaux du processus r
• peau de neutrons (rn-rp? 1fm)
• disparition des effets de couches

• Les noyaux exotiques faiblement liés
• la drip-line de neutrons vers Z?20
• les résonances et linfluence du continuum

20
(No Transcript)
21
La  physique du noyau  est un domaine très
riche, vivant et attractif avec un programme
ambitieux
Notre domaine a besoin dinstallations
complémentaires utilisant différents méthodes
(fragmentation, fusion, fission, ) à des
énergies très variables (du repos à quelques 100
MeV/u)
Les nouvelles infrastructures pour les faisceaux
radioactifs et stables de haute intensité et des
nouvelles techniques pour linstrumentation sont
absolument indispensables pour assurer une
recherche de qualité dans les 10 ans à venir
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Détecteur neutrons (à définir)
Faisceaux intenses de noyaux exotiques (fission,
fusion, fragmentation, ) SPIRAL-1/2 GSI-FAIR E
URISOL
Identification des noyaux exotiques
Spectroscopie gamma
Particules chargées
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Physics with Radioactive Ion Beams Reactions
Rates

2010
1990
24
rate energy pps A.MeV Decay and
isomer spectroscopy tg , tm , E lt10-2 at
rest ? first information in nuclei furthest from
stability Coulomb excitation E,
B(sl) 1-103 lt5-100 ? detailed information on
collective properties, GR Transfer or knock-out
and reactions E, Sp , Sn 101-3 10 / gt50 ?
single particle structure, resonances, GT
strength Fusion or re-fragmentation reactions
104-6 5 / gt50 ? high-spins states in more
exotic species
25
Limites dexistence rapport N/Z drip-line
masse charge spin température
Structure en couches nouveaux nombres
magiques sphérique ? déformé linteraction
proton-neutron
Linteraction nucléaire effective effets du
milieu nucléaire termes à plusieurs
corps principe dexclusion (Pauli)
Vers une description théorique unifiée des noyaux
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Mesures de masse à haute précision
Island of inversion autour du 32Mg déformation
de létat fondamental induit par des orbitales
 intruses 
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La condition dunitarité de la matrice CKM
Vud2 Vus2 Vub2 1

• Très bonne précision des
• données nucléaires et du
• terme Vud

• Mesures cohérentes du
• terme Vus nécessaire pour
• établir une possible violation

• Termes de correction liés
• à la structure nucléaire (dc,dn)
• à vérifier expérimentalement

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• Decay spectroscopy 48Ni
• Coulomb excitation 100Sn
• Transfer reactions 78Ni
• Fusion evaporation 134Sn