Investigation of the structure of neutron-rich nuclei using new probes
Etude de la structure de noyaux riches en neutrons à l'aide de nouvelles sondes
Résumé
The aim of this work is the investigation of the structure of light neutron-rich nuclei using different experimental and theoretical probes.
In the first instance, a complete study of one neutron removal reactions on $^{12-15}$B, $^{14-18}$C, $^{17-21}$N, $^{19-23}$O and $^{22-25}$F including the measurement of momentum distributions and cross-sections on C and Ta targets, is presented.
Extended Glauber and Coulomb dissociation models coupled to large scale shell model calculations together with a new model based on the sudden approximation to calculate transverse distributions have been developed. The results of these calculations are in very good agreement with the data. Consequently spin-parity assignements have been proposed for $^{15}$B, $^{17}$C, $^{19-21}$N, $^{21,23}$O et $^{23-25}$F and conclusions reached regarding the use of such reactions as a spectroscopic tool.
The alpha particle momentum distributions and cross-section for the breakup of $^6$He on a proton target have also been measured. The results agree with theoretical predictions indicating the sensitivity of the momentum distribution to the $^6$He continuum structure.
An experiment to observe proton radiative capture on $^6$He at 40 MeV/nucleon has also been undertaken for the first time. The capture on $^6$He resulting in the formation of $^7$Li has been observed with a cross-section of 35 $\pm$ 2 $\mu$b and the photon angular distribution measured. Triple ($^6$Li, 30 and 3.5 MeV photons) and double ($^4$He, 27 MeV photons) coincidences have also been observed. Such observations may be interpreted as proton capture the three body subsystems of $^6$He of $^5$He and $^4$He or as capture on $^6$He to form resonances in $^7$Li. The observation of a small number of coincidences between deuterons and 22~MeV photons together with other experimental indications favour the first hypothesis.
In the first instance, a complete study of one neutron removal reactions on $^{12-15}$B, $^{14-18}$C, $^{17-21}$N, $^{19-23}$O and $^{22-25}$F including the measurement of momentum distributions and cross-sections on C and Ta targets, is presented.
Extended Glauber and Coulomb dissociation models coupled to large scale shell model calculations together with a new model based on the sudden approximation to calculate transverse distributions have been developed. The results of these calculations are in very good agreement with the data. Consequently spin-parity assignements have been proposed for $^{15}$B, $^{17}$C, $^{19-21}$N, $^{21,23}$O et $^{23-25}$F and conclusions reached regarding the use of such reactions as a spectroscopic tool.
The alpha particle momentum distributions and cross-section for the breakup of $^6$He on a proton target have also been measured. The results agree with theoretical predictions indicating the sensitivity of the momentum distribution to the $^6$He continuum structure.
An experiment to observe proton radiative capture on $^6$He at 40 MeV/nucleon has also been undertaken for the first time. The capture on $^6$He resulting in the formation of $^7$Li has been observed with a cross-section of 35 $\pm$ 2 $\mu$b and the photon angular distribution measured. Triple ($^6$Li, 30 and 3.5 MeV photons) and double ($^4$He, 27 MeV photons) coincidences have also been observed. Such observations may be interpreted as proton capture the three body subsystems of $^6$He of $^5$He and $^4$He or as capture on $^6$He to form resonances in $^7$Li. The observation of a small number of coincidences between deuterons and 22~MeV photons together with other experimental indications favour the first hypothesis.
Le cadre de ce travail est l'étude de la structure de noyaux légers riches en neutrons par différentes méthodes expérimentales et théoriques.
Nous présentons tout d'abord une étude complète des réactions de perte d'un neutron effectuée sur les noyaux de $^{12-15}$B, $^{14-18}$C, $^{17-21}$N, $^{19-23}$O et $^{22-25}$F avec la mesure des distributions en moment parallèle et transverse et des sections efficaces sur cibles de C et de Ta.
Un modèle de type Glauber et de dissociation coulombienne, couplé à des calculs de modèle en couches, ainsi q'un nouveau modèle utilisant l'approximation soudaine pour le calcul des distributions transverses, ont été développés.
Les résultats de ces calculs sont en très bon accord avec les données, ce qui nous a permis de proposer des spins-parités pour les noyaux de $^{15}$B, $^{17}$C, $^{19-21}$N, $^{21,23}$O et $^{23-25}$F et de conclure quant à l'emploi de telles réactions comme outil spectroscopique.
Les distributions en moment des alphas et la section efficace suivant la dissociation de l'$^6$He sur une cible de proton ont été mesurées. Les observations concordent avec des prédictions théoriques montrant la sensibilité de ces distributions à la structure du continuum de l'$^6$He.
Enfin, pour le première fois, nous avons réalisé une expérience de capture radiative d'un proton sur l'$^6$He à 40 MeV/nucléon. La capture sur l'$^6$He avec formation du $^7$Li a été observée avec une section efficace de 35 $\pm$ 2 $\mu$b et la distribution angulaire des photons mesurée. Des coïncidences triples ($^6$Li, photons de 30 MeV et de 3.5 MeV) et doubles ($^4$He, photons de 27 MeV) ont aussi été observés. Elles peuvent être interprétées comme des captures du proton sur des sous-systèmes de l'$^6$He ($^5$He et $^4$He), ou comme des captures sur l'$^6$He avec formation de résonances du $^7$Li. De faibles indications expérimentales ainsi que l'observation d'un petit nombre de coïncidences deutons et photons de 22 MeV vont dans le sens de la première hypothèse.
Nous présentons tout d'abord une étude complète des réactions de perte d'un neutron effectuée sur les noyaux de $^{12-15}$B, $^{14-18}$C, $^{17-21}$N, $^{19-23}$O et $^{22-25}$F avec la mesure des distributions en moment parallèle et transverse et des sections efficaces sur cibles de C et de Ta.
Un modèle de type Glauber et de dissociation coulombienne, couplé à des calculs de modèle en couches, ainsi q'un nouveau modèle utilisant l'approximation soudaine pour le calcul des distributions transverses, ont été développés.
Les résultats de ces calculs sont en très bon accord avec les données, ce qui nous a permis de proposer des spins-parités pour les noyaux de $^{15}$B, $^{17}$C, $^{19-21}$N, $^{21,23}$O et $^{23-25}$F et de conclure quant à l'emploi de telles réactions comme outil spectroscopique.
Les distributions en moment des alphas et la section efficace suivant la dissociation de l'$^6$He sur une cible de proton ont été mesurées. Les observations concordent avec des prédictions théoriques montrant la sensibilité de ces distributions à la structure du continuum de l'$^6$He.
Enfin, pour le première fois, nous avons réalisé une expérience de capture radiative d'un proton sur l'$^6$He à 40 MeV/nucléon. La capture sur l'$^6$He avec formation du $^7$Li a été observée avec une section efficace de 35 $\pm$ 2 $\mu$b et la distribution angulaire des photons mesurée. Des coïncidences triples ($^6$Li, photons de 30 MeV et de 3.5 MeV) et doubles ($^4$He, photons de 27 MeV) ont aussi été observés. Elles peuvent être interprétées comme des captures du proton sur des sous-systèmes de l'$^6$He ($^5$He et $^4$He), ou comme des captures sur l'$^6$He avec formation de résonances du $^7$Li. De faibles indications expérimentales ainsi que l'observation d'un petit nombre de coïncidences deutons et photons de 22 MeV vont dans le sens de la première hypothèse.