In-beam gamma-ray spectroscopy of neutron-rich nuclei using fragmentation of radioactive beams and half-lives measurements of excited levels in nuclei closed to $^{68}$Ni
Spectroscopie gamma en ligne de noyaux légers riches en neutrons produits par fragmentation de faisceau radioactif et mesures de temps de vie des niveaux excités dans les noyaux proches de $^{68}$Ni
Résumé
This thesis deals with studies of nuclei far from the valley of stability produced at GANIL by projectile fragmentation at intermediate energies. It consists of two parts. The first one is dedicated to the study of very light exotic nuclei around N=14. This is the first time that online gamma-ray spectroscopy combined with the projectile fragmentation was used with radioactive incident beams at GANIL. The advantages and the limitations of this method were established. 40 different nuclei have been produced and studied at the same time. A strong dependence of the population of excited states on the type of projectile was observed. New information was obtained on the structure of the isotopes 14,15B, 17,18,19,20C, 18,19,20,21,22N, 22,23,24O, 24,25,26F and 29Ne. The level schemes obtained from this study have been compared with shell-model predictions. In particular, the energy of 1588(20) keV found for the first 2+ excited state in 20C, as well as the non-existence of a bound state in 24O, show that the protonneutron interaction plays an important role in the structure of these nuclei. In the second part, an experiment is presented concerning the neutron-rich isomer nuclei around 68Ni produced by the LISE spectrometer. The fast-timing method was applied for the first time for the study of nuclei produced by projectile fragmentation. Subnanosecond half-lives of several levels in 67,69,90Ni and 71,72Cu were measured simultaneously and with high precision. These results have allowed us to test the shell model predictions for several E2 transitions and their associated B(E2) transition probabilities.
Cette thèse entre dans le cadre de l'étude des noyaux loin de la vallée de stabilité produits au GANIL par fragmentation du projectile aux énergies intermédiaires. Elle comprend deux parties. La première concerne l'étude des noyaux exotiques très légers ayant des nombres de neutrons proches de 14. C'est la première fois que la méthode spectroscopie gamma en-ligne par fragmentation du projectile est utilisée avec des faisceaux incidents radioactifs au GANIL. Ainsi les performances et les limitations de cette méthode ont pu être établies. 40 noyaux différents ont été produits et étudiés en même temps. Une forte dépendance dans les peuplements des états excités en fonction du type de projectile a été observée. Des informations nouvelles sur la structure ont pu être obtenues pour les isotopes de 14,15B, 17,18,19,20C, 18,19,20,21,22N, 22,23,24O, 24,25,26F, 29Ne. Les schémas de niveaux établis ont été comparés aux prédictions du modèle en couches. En particulier l'énergie de 1588(20) keV trouvée pour le premier état excité 2+ dans 20C ainsi que l'inexistence d'un état lié dans 24O a montré que l'interaction proton-neutron joue un rôle très important dans la structure de ces noyaux.
Dans la deuxième partie, une expérience concernant les noyaux isomères riches en neutrons autour de 68Ni produits par le spectromètre LISE est présentée. C'est la première fois que la méthode "fast timing" est appliquée à l'étude des noyaux produits par la fragmentation du projectile. Des temps de vie entre quelques dizaines de picosecondes et quelques nanosecondes ont été mesurés avec une grande précision pour plusieurs niveaux dans les noyaux 67,69,90Ni et 71,72Cu. Ces résultats ont permis de vérifier les prédictions du modèle en couches pour plusieurs transitions de type E2 et leurs probabilités de transitions B(E2) associées.
Dans la deuxième partie, une expérience concernant les noyaux isomères riches en neutrons autour de 68Ni produits par le spectromètre LISE est présentée. C'est la première fois que la méthode "fast timing" est appliquée à l'étude des noyaux produits par la fragmentation du projectile. Des temps de vie entre quelques dizaines de picosecondes et quelques nanosecondes ont été mesurés avec une grande précision pour plusieurs niveaux dans les noyaux 67,69,90Ni et 71,72Cu. Ces résultats ont permis de vérifier les prédictions du modèle en couches pour plusieurs transitions de type E2 et leurs probabilités de transitions B(E2) associées.