Gotowa bibliografia na temat „Physique nucléaire”

Evguenii Konstantinovitch Zavoïskii fut un éminent physicien expérimentateur russe. En 1944, à Kazan en URSS, il réalisa l’expérience décisive de la découverte de la résonance paramagnétique électronique (RPE). La RPE permet d’étudier la structure électronique de molécules paramagnétiques. Elle a un impact significatif en physique, chimie, minéralogie, biologie, médecine et physiologie. Avec son talent original d’expérimentateur et sa profonde intuition physique, Zavoïskii a aussi mené des recherches brillantes sur la physique nucléaire, la fusion thermonucléaire contrôlée, l’électronique physique et les phénomènes rapides.

La communauté européenne de physique des particules a actualisé en 2020 sa feuille de route, dont la mise à jour a lieu environ tous les sept ans depuis 2005, sous l’égide du CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire. La mise à jour de 2020 formule des recommandations sur les priorités scientifiques et les futurs objectifs de la physique des particules dans un contexte mondial, sur les instruments qui offrent le meilleur potentiel pour atteindre ces objectifs, et sur les technologies qui doivent être développées pour construire ces instruments. L’ambition de cet article est d’apporter un éclairage sur ces recommandations.

RÉSUMÉ Cet article retrace l’émergence et le développement, au Canada et au Québec, des activités de recherche sur la fusion thermonucléaire au cours de la période 1960-1972. Intimement liés au développement de la physique des plasmas, l’histoire de la mise sur pied des principaux groupes de recherche intéressés à la fusion et le sort réservé aux premières tentatives visant à mettre en oeuvre un programme de recherche sur la fusion montrent bien comment des facteurs institutionnels, intellectuels, politiques, économiques et sociaux affectent le rythme de croissance et l’orientation de l’activité scientifique.

Ce travail porte sur l'etude des configurations des noyaux situes autour des couches fermees z=40 et n=40. Les moments nucleaires ont ete mesures par l'orientation nucleaire a basse temperature a l'aide de la technique de resonance magnetique nucleaire sur noyaux orientes dans une matrice ferromagnetique. Nous avons determine le spin de l'etat fondamental 73-se, 77-br et 74-br metastable. Le spin 9/2 associe a l'etat fondamental de 73-se est parfaitement compatible avec la systematique des isotones n=39 et n=41. La comparaison des moments nucleaires dans les isotopes de brome autour de la coche neutronique fermee n=40 montre un changement dans la configuration protonique dominante. Dans une autre partie du travail, nous avons determine le champ magnetique hyperfin de 65-zn dans le fer et la constante de relaxation. Avec ce champ magnetique, les moments nucleaires des isotopes 69-zn et 71-zn sont reevalues avec plus de precision

Au voisinage de la limite de stabilité, ou à haute énergie d’excitation, l’influence du continuum devient de plus en plus importante, modifiant ainsi la structure des états faiblement liés. Dans cette région, les noyaux sont des systèmes quantiques ouverts qui peuvent être décrits correctement avec le Gamow Shell Model (GSM) offrant une description unifiée des états liés, des résonances et des états de diffusion. La compréhension de propriétés nucléaires induites par certaines symétries du système à plusieurs corps, peut être approfondie en considérant des modèles exactement solubles. Dans la première partie, nous avons généralisé l’Hamiltonien d’appariement basé sur le modèle rationel de Gaudin aux états du continuum, et dérivé la solution algébrique qui généralise la solution exacte de Richardson initialement introduite pour les systèmes liés. Ces équations de Richardson généralisées ont ensuite été appliquées à l’étude des spectres et des énergies de liaison dans une chaîne d’isotopes de carbone. Dans la deuxième partie, nous avons formulé une théorie des réactions basée sur le GSM. Dans ce but, le GSM est formulé dans une base de canaux de réaction pour les projectiles à plusieurs nucléons. Cette théorie des réactions prend en compte l’antisymétrisation des fonctions d’onde de cible et de projectile, ainsi que la fonction d’onde du système composé. Les applications de cette théorie sont présentées pour la réaction 14O(p,p’)14O, où le système composé 15F est un émetteur de proton, et pour la réaction 40Ca(d,d)40Ca
Moving towards drip lines, or higher in excitation energy, the continuum coupling becomes gradually more important, changing the nature of weakly bound states. In this regime, atomic nuclei are open quantum systems which can be conveniently described using the Gamow shell model (GSM) which offers a fully symmetric treatment of bound, resonance and scattering states. The understanding of specific nuclear properties is often improved by considering exactly solvable models, motivated by a symmetry of the many-body system. In the first part , we have generalized the rational Gaudin pairing model to include the continuous part of the single-particle spectrum, and then derived a reliable algebraic solution which generalizes the exact Richardson solution for bound states. These generalized Richardson solutions have been applied for the description of binding energies and spectra in the long chain of carbon isotopes. In the second part, we have formulated the reaction theory rooted in GSM. For that the GSM is expressed in the basis of reaction channels and generalized for multi-nucleon projectiles. This reaction theory respects the antisymmetrization of target and projectile wave functions, as well as the wave function of the combined system. The application of this theory have been presented for the reaction 14O(p,p’)14O, where the combined system 15F is a proton emitter, and for 40Ca(d,d)40Ca

Les forces nucléaires jouent un rôle très important dans l’évolution de la structure nucléaire ainsi que pour fixer les limites de liaison nucléaire. L’étude des noyaux riches en neutrons est primordiale pour déterminer ces limites et pour expliquer la disparition et la création de nouvelles fermetures de couches loin de la stabilité. Nous avons étudié le noyau peu lié et riche en neutrons de 26F afin de sonder l’interaction πd5/2×υd3/2. En effet, ce noyau peut être modélisé comme un cœur fermé de 24O auquel s’ajoutent un proton fortement lié en πd5/2 interagissant avec un neutron non lié en νd3/2. Les états ainsi formés sont les états J = 1, 2, 3, 4 de parité positive. Leur détermination permettrait de quantifier l’intensité de l’interaction πd5/2×υd3/2. Parmi ces états, celui de spin J = 1 (état fondamental) et J = 2 (premier état excité) étaient déjà connus. La recherche de l’état J = 4 a fait l’objet de recherches au sein de notre groupe à GANIL au travers une expérience de décroissance β. Le noyau de 26F a été produit par fragmentation d’un faisceau radioactif de 36S et sélectionné à l’aide du spectromètre LISE. Ces noyaux ont ensuite été implantés dans un détecteur de Silicium à deux faces, chacune composée de seize bandes verticales ou horizontales. Ce détecteur a permis de réaliser une corrélation spatiale et temporelle entre les ions implantés et leurs produits de décroissance (rayonnements β et γ). Nous avons alors pu observer la transition γ M3 retardée de l’état isomérique J = 4 vers l’état fondamental J = 1, obtenant ainsi l’énergie d’excitation de cet état isomérique à 643. 4 keV. Nous avons également déterminé plusieurs nouveaux états dans les noyaux de 25-26Ne peuplés par la décroissance β de l’état fondamental et isomérique du 26F. Nous avons extrait un taux isomérique d’environ 40% et ainsi ajusté la masse précédemment déterminée du 26F en fonction de ce taux, donnant ΔM = 270 (50) keV. L’état J = 3 a été peuplé et étudié à GSI lors d’une expérience de retrait d’un proton à partir d’un faisceau radioactif de 27Ne, produisant ainsi le 26F dans ses différents états parmi lesquels l’état non lié J = 3 décroissant selon la voie 25F + n. Les ions ont été identifiés et suivis à l’aide de détecteurs à fibres tandis que les neutrons ont été détectés dans LAND. Nous avons pu extraire l’énergie d’excitation de l’état J = 3, complétant ainsi le quadruplet d’états J = 1 – 4. Nous avons ensuite comparé les énergies de liaison expérimentales de ces états J = 1 – 4 aux résultats de calculs issus du modèle en couche et de la théorie Coupled Clusters afin de tester le pouvoir de prédiction de ces modèles loin de la stabilité où une forte asymétrie entre l’énergie de liaison des protons et des neutrons existe. Le modèle en couche prédit des états globalement plus liés que ceux trouvés expérimentalement, tandis que les calculs issus de la théorie Coupled Clusters incluant les forces à trois corps et le couplage au continuum sont en très bon accord avec les énergies de liaison expérimentales. Le noyau de 28Ne faisait partie du cocktail de noyaux radioactifs produits lors de l’expérience de décroissance β menée au GANIL. Même si sa décroissance β était déjà en partie connue, son étude nous a apporté de nouvelles informations. Combinée à une expérience de décroissance γ en vol réalisée récemment à NSCL, nous avons pu déterminer deux nouveaux états J = 3 et J = 4, provenant du même couplage πd5/2×υd3/2 que dans le noyau de 26F. Nous avons alors cherché à déterminer s’il existait une dépendance systématique des prédictions du modèle en couche avec l’asymétrie entre l’énergie de liaison des protons et des neutrons. Pour cela nous avons comparé les énergies de liaison expérimentales des états J = 1 - 4 du 28Na et ceux déjà connus du 30Al avec les calculs issus des modèles USDA et USDB. Nous avons trouvé un écart systématique entre les énergies de liaison expérimentales et celles calculées par le modèle en couche pour les isotones N=17 : les états sont prédits trop liés pour le 26F qui se trouve à la limite de liaison nucléaire, tandis qu’ils ne sont pas prédits suffisamment liés pour le 30Al qui se situe proche de la stabilité. Cela suggère que l’interaction proton-neutron effective utilisée dans le modèle en couche ne prend pas correctement en compte l’influence de l’asymétrie entre l’énergie de liaison des protons et des neutrons, ce qui est essentiel pour modéliser les noyaux de la vallée de stabilité jusqu’à la limite de liaison nucléaire
Nuclear forces play a decisive role to account for the evolution of the nuclear structure and to fix the limits of particle stability. The study of neutron-rich nuclei is particularly important to determine these limits and to reveal the disappearance or emergence of new shell gaps far from stability. We studied the weakly bound neutron-rich 26F in order to probe the πd5/2×υd3/2 interaction. Indeed this nucleus can be modeled as a closed core of 24O on top of which a single deeply bound proton in πd5/2 interacts with an unbound neutron in νd3/2. This coupling gives rise to the quadruplet of states J = 1, 2, 3, 4 of positive parity. Their determination would allow us to quantify the intensity of the πd5/2×υd3/2 interaction. Among these states, the J = 1 (ground state) and J = 2 (first excited state) were already known. The search for the J = 4 state has been investigated by our group at GANIL through a β-decay experiment. The nuclei of 26F were produced by the fragmentation of a 36S beam and selected using the LISE spectrometer. They were then implanted in a Double Sided Stripped Silicon Detector that gave us the opportunity to achieve spatial and time correlations between the implanted ions and the products of the decays (β and γ rays). Moreover we were able to observe the delayed M3 γ transition from the isomeric J = 4 state to the J = 1 ground state and thus obtained the excitation energy of 643. 4 keV for this isomeric state. We also determined several new states in 25-26Ne that were fed by the β-decay of the ground and isomeric state of 26F. We extracted an isomeric ratio of about 40% and adjusted the previously determined mass of 26F according to this value, leading to ΔM = 270 (50) keV. The J = 3 state has been populated ad studied at GSI by means of a one proton knock-out reaction from a radioactive 27Ne beam to produce the 26F in its unbound states. When the 26F is produced in its unbound state J = 3, it decays in 25F + n. The ions were tracked and identified using fiber detectors and the neutrons were detected inside the LAND detector. We were able to extract the excitation energy of the J = 3 state, hereby completing the quadruplet of state J = 1 – 4. We then compared the experimental binding energies of the J = 1 – 4 states to nuclear shell model and the Coupled Cluster theory in order to test the predictability of these models far from stability, where a large proton-to-neutron binding energy asymmetry is present. While shell model predictions over bind the energy of the states as compared to experiment, coupled-cluster calculations including three-body forces and coupling to the particle continuum are in excellent agreement with experiment. The 28Ne nucleus was a byproduct of the β-decay experiment performed at GANIL. Even if partly known, its beta-decay study has revealed new information. Combined with a recent in-beam γ-ray spectroscopy of 28Na made at NSCL, we have been able to determine two new J = 3 and 4 states belonging to the same πd5/2×υd3/2 coupling than in the 26F nucleus. To see whether there is a systematic dependence of the SM calculations with the proton-to-neutron binding energy, we compared the experimental binding energies of the J = 1 - 4 states in 28Na and the ones already known in 30Al to the USDA and USDB calculations. We find a systematic deviation between experimental and theoretical binding energies along the N=17 isotones: while the states are calculated too bound in 26F (which lies at the drip line), they are not enough bound in 30Al (which lies close to stability). This suggests that the effective proton-neutron interaction used in the shell model approach does not take into account properly the effect of proton-to-neutron binding energy that is essential to model nuclei from the valley of stability to the drip lines

L'étude de la forme du noyau atomique est un sujet fondamental puisqu'elle constitue un excellent laboratoire pour tester et valider les différents modèles nucléaires. La mesure du moment quadrupolaire électrique et du rayon de charge nucléaire (signant tous deux la forme du noyau) et du moment dipolaire magnétique, apporte des renseignements précieux pour déterminer la structure nucléaire. En particulier, les valeurs des moments magnétiques sont importantes à caractériser car elles sont fortement liées au degré de pureté des fonctions d'onde décrivant une configuration nucléaire donnée. La spectroscopie atomique, et plus particulièrement la spectroscopie laser, est un moyen précis et inhabituel pour caractériser des observables liées à la forme du noyau : on extrait la variation du rayon de charge entre deux noyaux à partir du déplacement isotopique et le moment quadrupolaire à l'aide de la structure hyperfine ; on observe le noyau à partir du cortège électronique. Depuis plus de 10 ans, nous avons fondé un groupe de spectroscopie laser à l'IPN d'Orsay en collaboration avec le Laboratoire Aimé Cotton d'Orsay, l'université McGill à Montréal et l'Institut de Physique de Mayence. Nous avons ainsi construit un système expérimental baptisé PILIS à Orsay puis COMPLIS au CERN pour étudier la forme des noyaux loin de la vallée de stabilité. Grâce aux résultats obtenus avec cet ensemble expérimental, 7 thèses (une canadienne, trois allemandes et deux françaises) ont été soutenues sur les noyaux d'or, de platine et d'iridium. Un développement du système et une nouvelle de mesure sur les noyaux d'étain riches en neutrons viennent de débuter et doivent faire l'objet d'une nouvelle thèse.

Dans le cadre des études pour les réacteurs du futur, un programme de recherche se concentre sur l’utilisation du cycle thorium. Le principal avantage de ce cycle, comparé a celui de l’uranium est la minimisation de la production d’actinides mineurs, dont l’impact radiologique à long terme est le problème majeur du secteur électronucléaire. Afin d’avoir des calculs plus réalistes pour ce type de filière, une amélioration en terme de précision des bases de données nucléaires est nécessaire, en particulier, la section efficace de la réaction 234U(n,γ). Dans le cadre d’une collaboration internationale, une nouvelle mesure a été effectuée auprès de l’installation n_TOF au CERN en utilisant la méthode de temps de vol neutronique. Pour ce sujet le détecteur de capture utilisé est un calorimètre d’absorption totale 4π à base de BaF2. Pour déterminer l’efficacité de détection et comprendre la réponse du calorimètre nous avons utilisé des simulations Monte Carlo, grâce aux codes Geant4 et MCNPX. Nous avons effectué la soustraction de bruit de fond et des corrections du temps mort et empilements. Ensuite les paramètres de résonances, entre 0,03 eV et 2 keV, présentés dans ce travail ont été déduits à l’aide du code SAMMY, basé sur la théorie de matrice-R. Outre les paramètres de résonances, l’étude de leur valeur moyenne et de leur distribution a fait l’objet de ce travail
Accurate and reliable neutron capture cross sections are needed in many research areas, including stellar nucleosynthesis, advanced nuclear fuel cycles, waste transmutation, and other applied programs. In particular, the accurate knowledge of 234U(n,γ) reaction cross section is required for the design and realization of nuclear power plants based on the thorium fuel cycle. We have measured the neutron capture cross section of 234U, with a 4π BaF2 Total Absorption Calorimeter (TAC), at the recently constructed neutron time-of-flight facility n_TOF at CERN in the energy range from 0. 03 eV to 1 MeV. Monte-Carlo simulations with GEANT4 and MCNPX of the detector response have been performed. After the background subtraction and correction with dead time and pile-up, the capture yield from 0. 03 eV up to 2 keV was derived. The analysis of the capture yield in terms of R-matrix resonance parameters is discussed. In addition to the resonance parameters, a study of their mean value and distribution is included in this work

Ce chapitre se propose de donner quelques notions succinctes de physique nucléaire pourcomprendre ce qu’est la radioactivité, comprendre les grandes lignes de l’interaction des rayon-nements ionisants, qu’ils soient issus de la radioactivité ou d’autres sources (désexcitation, fis-sion, etc.), avec la matière et en particulier la matière vivante. Nous évoquerons alors la radio-protection et ses unités spécifiques. Nous terminerons avec quelques applications des rayon-nements ionisants, et avec les principes de fonctionnement d’une centrale nucléaire.

Périodiques, vulgarisation scientifique et effets de domaine. Cet article défend l’utilité du concept de « domaining » de l’anthropologue Marilyn Strathern, tel qu’il a été adapté à l’étude des sciences et de la littérature par Susan Merrill Squier, pour notre compréhension de la circulation et du développement des connaissances scientifiques à travers la culture populaire et la vulgarisation scientifique. À l’aide d’exemples tirés des travaux de Squier sur les technologies de reproduction et de mes propres travaux sur les premières décennies de la recherche sur la radioactivité et la physique nucléaire, l’article montre que les périodiques constituent un environnement propice à la création de liens et de déplacements qui se produisent dans le cadre de la recherche scientifique. Ils combinent en effet plusieurs auteurs, différents genres et des images visuelles, souvent fournies par plusieurs illustrateurs ou dans le contexte de textes et d’images publicitaires. Le concept de « domaining » de Strathern met en évidence les dimensions culturelles de la construction et de la circulation des connaissances et nous aide à interpréter les juxtapositions d’images et de tropes dans de multiples domaines. La vulgarisation scientifique peut donc être comprise comme faisant partie d’une pratique de négociation culturelle en constante expansion.