Beta decay and magnetic moments as tools to probe nuclear structure. Study of neutron-rich nuclei around N=40
Décroissance $\beta$ et moments magnétiques comme outils pour sonder la structure nucléaire. Etude des noyaux riches en neutrons autour de N=40
Résumé
The evolution of nuclear structure in nuclei far from the β stability line is one of the "hot topics" in modern experimental and theoretical nuclear physics. The present thesis is devoted to the study of structure of neutron-rich nuclei around N=40. The evolution of the neutron g9/2 orbital with increasing number of neutrons is one of the key points defining the structure of these nuclei at low excitation energy. We used for this investigation as experimental tools the magnetic dipole moments measurements and the β decay spectroscopy. For the measurement of the gyromagnetic factor of the 9/2+ isomeric state in 61Fe we have applied the TDPAD method. This method (like most of measurements of nuclear moments) needs an oriented ensemble of nuclei. The orientation of 61mFe was achieved via the fragmentation of 64Ni at 55 MeV/u and the selection of the fragment momentum with the LISE spectrometer at GANIL. The experimental device was specially conceived to preserve the alignment up to the implantation point. The measured value of the g factor was compared with large-scale shell model and Hartree-Fock-Bogoliubov model predictions. The nuclei studied via β decay were produced by the fragmentation of 86Kr at 58 MeV/u. For the selection of reaction products we used for the first time the LISE2000 spectrometer and for the detection of γ rays four EXOGAM clover detectors. We measured 5 new lifetimes and 4 lifetimes with a higher precision. From the prompt βγ coincidences we identified new states in the daughter nuclei, as it is the case of the first 2+ excited states in 68Fe and 72Ni. The results were compared with the predictions of the large-scale shell model. Other transitions were observed for the first time in βγ decay of 60Ti, 70Fe and 71,73Co.
L'évolution de la structure nucléaire loin de la stabilité est un sujet d'actualité de la physique nucléaire expérimentale et théorique.
Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la structure des noyaux riches en neutrons autour de N=40. L'évolution en énergie de l'orbitale νg9/2 avec le nombre de neutrons est un des points clés pour définir la structure à basse énergie de ces noyaux.
Comme outils d'investigation, nous avons utilisé la mesure des moments magnétiques dipolaires et la décroissance β. Pour la mesure du facteur gyromagnétique de l'état 9/2+ du 61mFe nous avons appliqué la méthode TDPAD. Cette méthode (comme la majorité des méthodes de mesure de moments nucléaires statiques) nécessite que le spin du noyau mesuré soit orienté. L'orientation du 61mFe a été obtenue lors de la réaction de fragmentation du 64Ni à 55 MeV/u et par sélection en moment des fragments avec le spectromètre LISE au GANIL. Le dispositif expérimental utilisé nous a permis de garder cette orientation jusqu'au point d'implantation. La valeur mesurée du facteur g a été comparée avec les prédictions des calculs de modèle en couches à grande échelle et Hartree-Fock-Bogoliubov.
Pour l'étude de la décroissance β nous avons produit les noyaux riches en neutrons autour de N=40 par la fragmentation du 86Kr à 58 MeV/u. La sélection des produits de réaction a été faite en utilisant pour la première fois le spectromètre LISE2000. Les rayonnements γ ont été détectés avec quatre détecteurs segmentés EXOGAM. Nous avons ainsi déterminé pour la première fois les valeurs de 5 périodes radioactives et amélioré la précision sur 4 autres valeurs. Le peuplement des états excités dans les noyaux fils nous a permis d'identifier de nouvelles transitions et de déterminer pour la première fois la position en énergie du premier état 2+ de 68Fe et de 72Ni. Les résultats expérimentaux ont été comparés avec des prédictions de modèle en couches. D'autres transitions ont été observées pour la première fois dans la décroissance βγ du 60Ti, 70Fe, 71,73Co.
Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la structure des noyaux riches en neutrons autour de N=40. L'évolution en énergie de l'orbitale νg9/2 avec le nombre de neutrons est un des points clés pour définir la structure à basse énergie de ces noyaux.
Comme outils d'investigation, nous avons utilisé la mesure des moments magnétiques dipolaires et la décroissance β. Pour la mesure du facteur gyromagnétique de l'état 9/2+ du 61mFe nous avons appliqué la méthode TDPAD. Cette méthode (comme la majorité des méthodes de mesure de moments nucléaires statiques) nécessite que le spin du noyau mesuré soit orienté. L'orientation du 61mFe a été obtenue lors de la réaction de fragmentation du 64Ni à 55 MeV/u et par sélection en moment des fragments avec le spectromètre LISE au GANIL. Le dispositif expérimental utilisé nous a permis de garder cette orientation jusqu'au point d'implantation. La valeur mesurée du facteur g a été comparée avec les prédictions des calculs de modèle en couches à grande échelle et Hartree-Fock-Bogoliubov.
Pour l'étude de la décroissance β nous avons produit les noyaux riches en neutrons autour de N=40 par la fragmentation du 86Kr à 58 MeV/u. La sélection des produits de réaction a été faite en utilisant pour la première fois le spectromètre LISE2000. Les rayonnements γ ont été détectés avec quatre détecteurs segmentés EXOGAM. Nous avons ainsi déterminé pour la première fois les valeurs de 5 périodes radioactives et amélioré la précision sur 4 autres valeurs. Le peuplement des états excités dans les noyaux fils nous a permis d'identifier de nouvelles transitions et de déterminer pour la première fois la position en énergie du premier état 2+ de 68Fe et de 72Ni. Les résultats expérimentaux ont été comparés avec des prédictions de modèle en couches. D'autres transitions ont été observées pour la première fois dans la décroissance βγ du 60Ti, 70Fe, 71,73Co.
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