Le 22 avril 2013, l'Université Paris-Sud a accueilli une journée d'étude autour de la collaboration de recherche scientifique avec l’Université chinoise de Beihang (Beijing). Après avoir rencontré le professeur Jacques Bittoun, Président de l'Université Paris Sud, et visité le synchrotron SOLEIL, le professeur Jin Peng Huai , Président de l'Université Beihang, a rencontré le Dr. Faiçal Azaiez, directeur de l'IPN ; une visite de la nouvelle installation ALTO de l'IPN a complété cet entretien.

Le programme du workshop, qui s’est déroulé l'après-midi à l'auditorium de l'IPN, a permis de présenter les voies de la coopération scientifique entre le deux universités, en s'appuyant sur les résultats de la visite d'une délégation de l'IPN à Beijing en Novembre 2012.

En bilan de cette rencontre, la première collaboration en théorie nucléaire sera étendue à la physique nucléaire expérimentale et à d'autres domaines d'intérêts communs de recherche entre Beihang et Paris Sud : accords visant la co-tutelle de thèses ainsi que les échanges d'étudiants et chercheurs entre les deux pays, qui renforcent ainsi les intentions de collaboration des deux organismes.

Anion production in high-velocity cluster atom collisions; the electron capture process revisited

Les processus conduisant à la formation d'anions  C_n^-  (n≤5) en collisions entre des agrégats de carbone C_n⁺ et des atomes d'hélium ont été isolés et leurs sections efficaces mesurées. Pour cela nous avons utilisé le dispositif AGAT implanté à l'accélérateur Tandem d'Orsay, basé sur l'enregistrement en cinématique inverse et en coïncidence des fragments issus de la collision sélectionnés en masse et charge (négative, neutre ou positive).   Pour séparer, dans la production  d'anions, le processus de double capture en une collision par les cations  C_n⁺ de deux processus de simple capture successifs (par C_n⁺ dans une première collision, par C_n⁰ dans la deuxième collision), une dépendance en épaisseur de la cible gazeuse d'hélium a été effectuée.  Les résultats concernant la simple capture par les agrégats C_n⁰ sont les premiers jamais obtenus avec des projectiles neutres polyatomiques. Les sections efficaces sont relativement importantes : de 5 à 10 fois plus petites seulement que les sections efficaces de capture par le cation C_n⁺ suivant la valeur de n. Dans un modèle simplifié pour l'agrégat C_n⁺ , composé de (n-1) atomes de C et d'un cation C⁺ (modèle dit à atomes indépendants) cette capacité des atomes C à capter des électrons de l'hélium peut donc assez vite dominer l'attraction exercée par l'ion C⁺ pour n assez grand. De fait, la dépendance avec n des sections efficaces de  neutralisation de projectiles C_n⁺,  mesurée expérimentalement mais jusqu'alors incomprise (Chabot et al JPB(2006)), est totalement imputable à cet effet comme l'a montré notre simulation. Concernant le processus de double capture, nous avons mis en évidence une forte dépendance avec n du taux d'anions C_n^- restant intact en comparaison de la fraction  qui dissocie. Nous avons développé un modèle simple de relaxation qui prend en compte l'émission thermoionique (réejection de l'électron externe) et qui, quantifié dans le cadre de l'approximation Weisskopf, nous conduit à postuler un dépôt d'énergie dans les C_n^- produits qui croit avec n. En ce qui concerne la partie dissociative des C_n^-, nous avons montré que le fragment C₂^- était partie prenante dans toutes les voies de dissociation majoritaires (fragment magique). Cet article a été «  highlighted  » par la revue http://iopscience.iop.org/0953-4075/labtalk-article/52532 .

JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, 46 (1):15201-15201; JAN 14 2013

M. Grasso

Second random-phase approximation with the Gogny force : First applications

 Phys. Rev. C 86, 021304(R) (2012)

La seconde 'random-phase approximation' (SRPA) est une extension de la RPA, où les configurations 1 particule- 1 trou de la RPA sont couplées et mélangées au configurations 2 particule- 2 trou (2p2h). Cela permet une description plus riche des états excités de basse énergie ainsi que des résonances géantes, et fournit aussi un cadre où les largeurs des états excités peuvent être décrites grâce au couplage avec les configurations 2p2h.

Ces dernières années, les premiers calculs de SRPA avec l'interaction de Skyrme ont été réalisés sans recourir aux approximations usuelles qui simplifient le calcul numérique. Dans ces calculs, tous les termes ont été pris en compte dans la matrice à diagonaliser et les termes de réarrangement ont été calculés et inclus proprement.

Sur la base de cette expertise acquise avec l'interaction de Skyrme, nous avons récemment réalisé le même type de calcul avec l'interaction de portée finie de Gogny et nous avons montré les premières applications. Si, d'une part, les termes de portée finie de l'interaction de Gogny apportent une plus grande stabilité aux résultats par rapport à l'interaction de Skyrme, certaines anomalies apparaissent : il s'avère que certains éléments de matrice de type neutron-proton sont trop grands et pèsent trop dans la diagonalisation. En effet, ce canal de l'interaction de Gogny n'est pas du tout contraint par les procédures usuelles d'ajustement des paramètres. Nos calculs indiquent clairement la nécessité de mieux maîtriser cette contribution neutron-proton de l'interaction en étendant les procédures d'ajustement. Une piste possible pourrait être de contraindre (ou au moins de tester) les jeux de paramètres en appliquant le modèle RPA avec échange de charge, où des éléments de matrice neutron-proton contribuent de manière naturelle dans le calcul.

M. Grasso

Tensor and tensor-isospin terms in the effective Gogny interaction

Phys. Rev. C 86, 054302 (2012)

Depuis quelques années, l'importance et les effets du terme tensoriel sont largement discutés et débattus dans le cadre de l'approche de champ moyen. La contribution du terme tensoriel est analysée surtout en liaison avec l'évolution de la structure des noyaux loin de la stabilité et les modifications des nombres magiques dans les  noyaux exotiques. La plupart de ces études ont été réalisée avec l'interaction de portée nulle de Skyrme.

Dans ce travail, nous avons inclus, dans l'interaction de portée finie de Gogny, un terme tensoriel pur ainsi qu'un terme tensoriel dans le canal d'isospin. Les deux termes ont été choisis de portée finie (termes gaussiens). Nous montrons que ce choix permet de séparer et d’ajuster de manière indépendante les contributions tensorielles de type neutron-proton et de type neutron-neutron ou proton-proton. En utilisant ces deux degrés de liberté, nous avons ajusté les paramètres qui caractérisent le terme tensoriel de manière à reproduire certaines énergies à une particule du noyau ⁴⁸Ca dans son état fondamental, ainsi que l'énergie du premier état excité 0^- du noyau ¹⁶O. Nous montrons que cette combinaison de paramètres permet de prédire correctement l'évolution des gaps N=14, 28 et 90, qui n'est pas bien décrite avec l'interaction de Gogny en négligeant le terme tensoriel.

Alaa Dbeyssi, Egle Tomasi-Gustafsson

Proton-antiproton annihilation into massive leptons and polarization phenomena

Nucl. Phys. A 894, 20 (2012)

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E. Khan, J. Margueron, and I. Vidaña

Constraining the Nuclear Equation of State at Subsaturation Densities

Phys. Rev. Lett. 109, 092501 -- Published 27 August 2012

L'un des enjeux actuel en astrophysique nucléaire concerne le processus d'effondrement stellaire, aussi appelé supernova, qu'il est encore très difficile de reproduire dans les simulations numériques. L'équation d'état de la matière stellaire joue ici un rôle fondamental dans la compréhension de la physique de la partie centrale de l'étoile qui s'effondre sur elle-même. En particulier, la compressibilité de cette matière très dense détermine le moment et la force du rebond qui transforme un effondrement et une explosion des parties externes de l'étoile. Il est communément admis qu'une compressibilité faible induit un rebond plus élastique dans le processus dynamique et une meilleure conversion de l'énergie d'effondrement en énergie d'onde de choc. La compressibilité de la matière peut être mesurée en laboratoire en étudiant la façon dont le noyau respire après une compression induite par une collision. Le lien entre l'expérience de laboratoire, d'une part, et la propriété de compression de la matière, d'autre part, ne permettait pas jusqu'alors de déterminer une incompressibilité faible ou forte de la matière nucléaire au sein de ces étoiles. Cette imprécision sur la valeur de la compressibilité a une incidence importante la dynamique de la supernova. Dans ce travail, nous avons apporté une lumière nouvelle sur le lien entre l'expérience de respiration du noyau faite en laboratoire et la propriété de la matière dense pour les supernovae. En particulier, nous montrons que l'expérience de laboratoire apporte une contrainte non pas sur la compressibilité des noyaux - ce qui explique la difficulté à la contraindre - mais sur variation de la compressibilité en fonction de la densité de matière. Ce travail représente donc une avancée dans la compréhension du lien entre les expériences en laboratoire et la modélisation des effondrements gravitationnels et permettra de mieux contraindre les modèles microscopiques utilisés en astrophysique.

B. Hy, N. Barré-Boscher, A. Özgümüs, B. Roussière, S. Tusseau-Nenez, C. Lau, M. Cheikh Mhamed, M. Raynaud, A. Said, K. Kolos, E. Cottereau, S. Essabaa, O. Tougait(*), M. Pasturel (*) (*) Sciences Chimiques de Rennes (UMR 6226) CNRS – Université de Rennes 1, Campus de Beaulieu, F-35042 RENNES Cedex, France

An off-line method to characterize the fission product release from uranium carbide-target prototypes developed for SPIRAL2 project

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 288 (2012) 34–41

In the context of radioactive ion beams, fission targets, often based on uranium compounds, have been used for more than 50 years at isotope separator on line facilities. The development of several projects of second generation facilities aiming at intensities two or three orders of magnitude higher than today puts an emphasis on the properties of the uranium fission targets. A study, driven by Institut de Physique Nucléaire d’Orsay (IPNO), has been started within the SPIRAL2 project to try and fully understand the behavior of these targets. In this paper, we have focused on five uranium carbide based targets. We present an off-line method to characterize their fission product release and the results are examined in conjunction with physical characteristics of each material such as the microstructure, the porosity and the chemical composition.

"Afin de produire des faisceaux d'ions radioactifs, des cibles de fission composés de carbure d'uranium ont été utilisées depuis plus de 50 ans dans les installations de séparation d'isotopes en ligne. Les projets d'installation de deuxième génération avec des intensités de faisceaux de deux à trois ordres de grandeur plus élevées qu'aujourd'hui s'appuient sur l'étude et le développement de cibles de fission. Un programme de R&D mené par l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO) a été lancé dans le cadre du projet SPIRAL2 pour essayer de bien comprendre le comportement de ces cibles. Dans cet article, nous nous sommes concentrés sur cinq cibles prototypes composées de carbure d'uranium. Nous présentons une méthode hors ligne pour caractériser leur relâchement de produits de fission et les résultats obtenus sont examinés en corrélation avec les caractéristiques physiques de chaque matériau cible tels que la microstructure, la porosité et la composition chimique. »

E. Tomasi-Gustafsson et A. Dbeyssi

General analysis and numerical estimations of polarization observables in

reaction in an exclusive experimental setup

Phys. Rev. C 86, 025204

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M. Assié, L. Perrot, I. Stefan

Spectroscopy of (18)Na: Bridging the two-proton radioactivity of (19)Mg

PHYSICS LETTERS B, 712 issue 3 (2012)  p198

Lorsque l'on se rapproche des limites d'existence, l'interaction d'appariement fait apparaître des noyaux qui sont liés vis-à-vis de l'émission d'un proton mais non liés vis-à-vis de l'émission de deux protons. Ces émetteurs deux-protons se répartissent en deux catégories : les noyaux légers de durée de vie courte (< 10^-18 s) et les noyaux de masse intermédiaire (⁴⁵Fe, ⁵⁴Zn) de durée de vie de l'ordre de la milliseconde. Pour ces deux catégories, le mécanisme d'émission à trois corps reste peu connu. Les deux protons peuvent être émis au continuum simultanément à la condition que les états du noyau émetteur et du noyau intermédiaire aient des largeurs suffisamment faibles pour qu'il n'y ait pas recouvrement. Dans le cas contraire, l'émission a lieu de façon séquentielle via les états du noyau intermédiaire. La spectroscopie du noyau intermédiaire de l'émission est donc cruciale pour comprendre le mécanisme d'émission à trois corps. Le seul émetteur deux-protons pour lequel le noyau intermédiaire est accessible expérimentalement aujourd'hui est le ¹⁹Mg. Sa durée de vie, mesurée expérimentalement, est de 4 ps et les corrélations angulaires entre les deux protons émis sont bien reproduites par un modèle de décroissance à trois corps en supposant que sa configuration dominante est d². Les prédictions de ce modèle dépendent fortement des hypothèses choisies pour la structure du ¹⁸Na, son noyau intermédiaire.

Pour étudier ce noyau, la diffusion élastique résonante H(¹⁷Ne,p)¹⁷Ne a été réalisée au GANIL. La comparaison de la fonction d'excitation ainsi obtenue avec un calcul de matrice R a permis de déduire la structure du ¹⁸Na. L'observation d'états d'onde s a beaucoup plus basses énergies que celles prédites par les modèles implique une augmentation de la composante s² du ¹⁹Mg. Cela aurait pour effet de réduire fortement la durée de vie du ¹⁹Mg. Cependant la structure du ¹⁸Na étant construite principalement sur le premier état excité du ¹⁷Ne, cela devrait aussi être le cas pour le ¹⁹Mg.