Abstract : We study collective vibrational states of the nucleus : giant resonances and multiphonon states. It has been shown that multiphonon states, which are built with several superimposed giant resonances, can be excited in inelastic heavy ion scattering near the grazing angle. No three phonon states have been observed until now. An experiment has been performed at GANIL, aiming at the observation of the 3-phonon state built with the giant quadrupole resonance (GQR) in $^(40)$Ca, with the reaction $^(40)$Ca + $^(40)$Ca at 50 A.MeV. The ejectile was identified in the SPEG spectrometer. Light charged particles were detected in 240 CsI scintillators of the INDRA 4 Pi array. The analysis confirms the previous results about the GQR and the 2-phonon state in $^(40)$Ca. For the first time, we have measured an important direct decay branch of the GQR by alpha particles. Applying the so-called “missing energy method” to events containing three protons measured in coincidence with the ejectile, we observe a direct decay branch revealing the presence of a 3-phonon state in the excitation energy region expected for the triple GQR.
Dynamical processes are also studied in the inelastic channel, emphasizing a recently discovered mechanism named towing-mode. We observe for the first time the towing-mode of alpha particles.
The energies of multiphonon states in $^(40)$Ca and $^(208)$Pb have been computed microscopically including some anharmonicities via boson mapping methods. The basis of the calculation has been extended to the 3-phonon states. Our results show large anharmonicities (several MeV), due to the coupling of 3-phonon states to 2-phonon states. The extension of the basis to 4-phonon states has been performed for the first time. The inclusion of the 4 phonon states in the calculation did not affect the previous observations concerning the 2-phonon states. Preliminary results on the anharmonicities of the 3-phonon states are presented.
Résumé : Ce travail porte sur l'étude des états de vibration collective du noyau : les résonances géantes et les états multiphonons. Ces derniers, constitués de plusieurs résonances géantes superposées, peuvent être excités par diffusion inélastique d'ions lourds près de l'angle d'effleurement. Aucun état à trois phonons collectif n'a été observé jusqu'à maintenant. Une expérience a été effectuée au GANIL dans le but d'observer l'état à trois phonons construit avec la Résonance Géante Quadrupolaire dans le $^(40)$Ca, avec la réaction $^(40)$Ca + $^(40)$Ca à 50 A.MeV. L'éjectile était identifié dans le spectromètre SPEG et les particules chargées légères étaient détectées dans les 240 scintillateurs CsI du multidétecteur 4 Pi INDRA. L'analyse de cette expérience confirme les résultats précédents concernant la Résonance Géante Quadrupolaire (RGQ) et l'état à deux phonons quadrupolaires dans le $^(40)$Ca. Pour la première fois, une branche importante de décroissance directe de la RGQ par particules alpha est mesurée. En appliquant la méthode dite de l'énergie manquante aux événements contenant trois protons mesurés en coïncidence avec l'éjectile, une décroissance directe révélant la présence d'un état à trois phonons est observée dans la région en énergie attendue pour une triple RGQ.
Les mécanismes de réaction dans la voie inélastique sont également étudiés, en particulier, un mécanisme récemment découvert appelé towing mode. Pour la première fois le towing mode de particules alpha est observé.
Les énergies des états multiphonons dans le $^(40)$Ca et le $^(208)$Pb ont été calculées microscopiquement en incluant des anharmonicités. La base du calcul a été étendue aux états à trois phonons. Nos résultats montrent de grandes anharmonicités (plusieurs MeV), dues au couplage des états à trois phonons avec les états à deux phonons. L'extension de la base aux états à quatre phonons a été effectuée pour la première fois. Les résultats montrent que les états à deux phonons ne sont pas affectés par les états à quatre phonons. Quelques résultats préliminaires sur l'influence de ces derniers sur les états à trois phonons sont présentés.