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Fiche détaillée Thèses
Université Paris Sud - Paris XI (10/12/1998), Bernard Borderie (Dir.)
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Etude de systèmes très lourds observés avec INDRA: première mise en évidence d'un effet de volume dans le processus de multifragmentation nucléaire
J.D. Frankland1

Nous présentons une étude des collisions Gd+U à 36 AMeV mesurées avec le multidétecteur INDRA qui permet une détection quasi-complète (supérieure à 80%) de tous les produits des réactions. Nous mettons en évidence des événements correspondant à la multifragmentation d'un système unique composé de la majorité des nucléons, pour une section efficace mesurée de 2.6 mbarn, en isolant des réactions pour lesquelles les fragments émis ont perdu toute mémoire de la voie d'entrée.
Ces réactions ne correspondent ni aux collisions les plus centrales ni aux événements les plus isotropes (dans l'espace des impulsions des fragments), et ne peuvent pas donc être isoleés correctement des collisions binaires profondément inélastiques dominantes à partir de ces critères. Une première comparaison des données sélectionnées avec un code statistique indiquent l'origine des fragments dans un système dilué à topologie compacte, avec une énergie d'expansion auto-similaire de 1 à 1.5 AMeV. La comparaison avec des événements du même type observés dans les collisions Xe+Sn à 32 AMeV révèle une loi d'échelle pour la multifragmentation de systèmes de masses différentes à la même énergie d'excitation par nucléon : les distributions en Z des fragments sont identiques tandis que leurs multiplicités augmentent en proportion de la masse du système en multifragmentation. Cette observation est interprétée comme un signal expérimental que cette multifragmentation trouve son origine dans une instabilité de volume de la matière nucléaire à basse densité (région spinodale). Un calcul microscopique semi-classique complet des deux réactions comprenant la formation et la multifragmentation par décomposition spinodale de systèmes très lourds à basse densité reproduit très bien non seulement les multiplicités et les distributions en Z expérimentales des fragments mais aussi leurs énergies cinétiques moyennes, ainsi que la distribution en taille des plus gros fragments.
1 :  GANIL - Grand Accélérateur National d'Ions Lourds
Collisions (physique nucléaire) - Interactions d'ions lourds - Fragmentation nucléaire - Equations d'état - Transition de phases - Méthodes expérimentales - Multidétecteur de produits chargés

Study of very heavy systems observed with INDRA: first evidence for a bulk effect in the nuclear multifragmentation process
We present a study of Gd+U collisions at 36 AMeV measured with the INDRA multidetector, permitting almost-complete detection (over 80%) of all reaction products. We show that events exist which correspond to the multifragmentation of a single system
comprising the majority of the nucleons for a cross-section of 2.6 mbarn, by isolating reactions for which the emitted fragments have lost all memory of the entrance channel. Such reactions correspond to neither the most central collisions nor the most isotropic events (in the fragments' momentum space), and therefore cannot be correctly distinguished from the dominant binary deeply-inelastic collisions using these criteria. An initial comparison of the selected data with a statistical code indicates that fragments are formed in a dilute, compact system, undergoing a self-similar expansion corresponding to a collective energy of between 1 and 1.5 AMeV. Comparison with the same type of events observed in Xe+Sn collisions at 32 AMeV reveals the existence of a scaling law for the multifragmentation of systems of different mass at the same excitation energy per nucleon : fragment Z distributions are identical while their multiplicity increases proportionally to the mass of the multifragmenting system. This observation is interpreted as an experimental signal that this multifragmentation originates in a bulk instability of low-density nuclear matter (spinodal region). A complete semi-classical microscopic calculation for the two reactions, including the formation and multifragmentation by spinodal decomposition of very heavy, low-density systems, reproduces very well not only the experimental fragment multiplicities and Z distributions but also their mean kinetic energies, as well as the size distributions of the largest fragments.
Collisions (nuclear physics) - Heavy-ion interactions - Nuclear fragmentation - Equations of state - Phase transitions - Experimental methods - Charged products multidetector

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