Bimodality and others signatures of liquid-gas phase transition of nuclear matter
Bimodalité et autres signatures possibles de la transition de phase liquide-gaz de la matière nucléaire
Résumé
Nuclear matter must present a liquid-gas phase transition at intermediate energies. This thesis is a study of this transition with binary collisions of symmetrical systems Xe+Sn and Au+Au from 60 to 100 MeV/u, detected with INDRA multidetector. A possible signature of liquid-gas phase transition is the observation of a bimodal distribution for an order parameter. Bimodality is a robust signal and can differentiate two family of event : the liquid phase and the gas one. This study is made on the QP source with an asymmetry variable between the two heaviest decay products. The sorting of the event is provided by the perpendicular energy of the light charged particules emitted on the QT side. Delta-scaling and negative heat capacity are also interpreted as a possible signature of phase transition. For the first one, we observe scaling law of heaviest fragment distributions for each phase. For the second one, fluctuations of the sharing of the available energy in the system can lead to a negative branch of heat capacity which is a theorical signature of the transition. Correlation between all this observables are clearly demonstrated. A possible contribution of dynamical effect is tested and quantified with the generator of event HIPSE. The conclusion reveals a definite coherence between all signals of a phase transition.
La matière nucléaire doit subir une transition d'une phase liquide vers une phase gazeuse pour les énergies accessibles au GANIL. L'objectif de cette thèse est de signer expérimentalement cette transition de phase par l'étude des collisions périphériques des systèmes Xe+Sn et Au+Au de 60 AMeV à 100 AMeV. L'ensemble des données présentées dans ce travail a été collecté par le multidétecteur INDRA. Un signal possible de la transition liquide–gaz est l'observation d'une bimodalité dans les distributions de probabilité d'une variable jouant le rôle de paramètre d'ordre. Cette bimodalité permet de caractériser, avec un minimum d'hypothèses, deux familles d'événements formant les deux phases liquide et gazeuse. L'étude est faite sur le quasi-projectile par le biais d'une variable soulignant l'asymétrie entre les deux plus gros fragments. Le tri des événements est fait grâce à l'énergie transverse des particules légères issue de la quasi-cible. D'autres signatures possibles de la transition liquide-gaz sont le Delta-scaling et la capacité calorifique négative. La première consiste à observer les distributions de probabilité du plus gros fragment de la source afin d'y déceler une loi d'échelle. La seconde, plus indirecte, s'intéresse aux fluctuations de la répartition de l'énergie dans le système. Des corrélations entre toutes ces observables sont clairement mises en évidence dans la thèse. Une éventuelle contribution d'effets dynamiques est testée et quantifiée notamment grâce au générateur d'événements HIPSE. La conclusion d'ensemble révèle une cohérence entre de nombreux signaux attendus dans une transition de phase.