Recherche de la Vibration Géante de Paires & Mesure du temps de vie du premier état excité 2+ du 74Zn par méthode plunger.
Résumé
My PhD consist of two independent parts. Firstly I participated in and analyze an experiment done at GANIL. This experiment was performed to study the evolution of the structure of neutron rich zinc isotopes, by measuring the life time of the first excited 2+ state of 74Zn by plunger technique. A secondary radioactive beam of 74Zn at 34MeV/u was used. This beam was produced by in-flight fragmentation using the first half of the LISE spectrometer, whereas the second half of the spectrometer was used to identify the final reaction product. The EXOGAM array and the differential Plunger technique provided information on the in-beam gamma spectroscopy and life time of the excited states from picoseconds to tens of picoseconds. We extracted a life time of the first excited 2+ state of 74Zn of t = 29(3) ps. A comparison with the Coulomb excitation experiment results done at ISOLDE [Wall 09], allowed us to extract the first quadrupole moment of a neutron rich zinc isotope, where the g9=2 neutron orbital (with more than 40 neutrons), starts to be filled. The second part of my PhD was focused on the realization and the analysis of two transfer reactions (120Sn(p; t)118Sn and 208Pb(p; t)206Pb) done at iThemba LABs (Cape Town - South Africa). These two experiments were performed to identify the Giant Pairing Vibration (GPV), using the Missing Mass Method. This collective mode which is analogous to a giant resonance corresponds to a coherent excitation of pairs in the next major shell above the Fermi level. This giant resonance, predicted by many theoretical calculations (QRPA [Khan 09] and TDHFB [Avez 08]), still is, despite some early efforts, without any conclusive experimental confirmation. The two experiments were performed using optimal conditions to observe the GPV : - a proton beam at low energy (50 and 60 MeV), to populate mainly low spin states, - a spectrometer (K600) used at lowest angle (7° and 0°) in order to get the maximum of the L=0 (pairing vibration) transfer cross section. Although we did not observe any clear evidence of the GPV, we were able to set an upper limit on the two neutrons transfer cross section populating the GPV in these nuclei.
Ma thèse se compose de deux parties indépendantes. Dans un premier temps, j'ai participé à la réalisation et à l'analyse d'une expérience réalisée au GANIL ayant pour but d'étudier l'évolution de la structure des isotopes du zinc riches en neutrons. Lors de cette expérience nous avons mesuré le temps de vie du premier état excité du 74Zn par méthode plunger. Le faisceau radioactif de 74Zn utilisé (34 MeV/u) a été produit par fragmentation en vol et purifié avec la première moitié du spectromètre LISE. La seconde moitié du spectromètre a été utilisée pour l'identification du produit final de la réaction. Le multidétecteur EXOGAM couplé avec le dispositif plunger a permis la détection des photons g émis en vol et la mesure de temps de vie de l'ordre de quelques dizaines de picosecondes. Nous avons, après l'analyse des données, établi le temps de vie du premier état excité 2+ du 74Zn à t = 29(3) ps. En comparant cette mesure directe du temps de vie avec les résultats d'excitation coulombienne réalisée à ISOLDE [Wall 09], nous avons déterminé le moment quadripolaire du 74Zn. Cette mesure constitue la première contrainte sur la déformation des isotopes de zinc ayant plus de 40 neutrons (remplissant l'orbitale neutron g9=2). Durant la seconde partie de ma thèse, je me suis concentré à la réalisation et à l'analyse de deux expériences de transfert (120Sn(p; t)118Sn et 208Pb(p; t)206Pb) réalisées à iThemba LABs (Afrique du Sud). Ces deux expériences, utilisant la méthode de la masse manquante, avaient pour but d'identifier la Vibration Géante de Paires ou Giant Pairing Vibration (GPV). Ce mode collectif analogue à une résonance géante correspond à une excitation cohérente de paires au sein de la couche majeure suivant le niveau de Fermi. Cette résonance géante suggérée par de nombreux calculs théoriques (QRPA [Khan 09] et TDHFB [Avez 08]) reste, malgré les différents efforts visant à l'identifier [Craw 77], toujours sans preuve expérimentale. Ces deux expériences ont été réalisées dans les conditions idéales, quant à l'observation de la GPV : - un faisceau de protons à relativement faibles énergies (50 et 60 MeV), favorisant les états de faible spin, - un spectromètre (K600) utilisé à des angles faibles (7 et 0°), le transfert L=0 (vibration de paires) ayant un section efficace très piquée à 0°. Bien qu'ayant une nouvelle fois aucun indice clair de présence de GPV, nous avons pu établir une valeur maximale sur la section efficace de population dans le canal de transfert de deux neutrons de la GPV dans ces noyaux.
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