Study of the $^{44}$S structure through its isomeric decay
Etude de la structure du $^{44}$S par sa décroissance isomérique
Résumé
The study of atomic nucleus aims at improving our knowledge about the nuclear interaction that is responsible for the cohesion in the nucleus. At first, stable nuclei (Z≈N) were studied and an expression of the nuclear interaction was derived. At this era, one of the goals was to reproduce unusual properties of the ”magic”nuclei. With the development of accelerators, neutrons rich or deficient nuclei were produced giving the opportunity to study the evolution of nuclearinteraction as a function of isospin value. Since the nineties, studies about exotic nuclei with N=28 neutrons have shown that the ”magic” behavior of N=28 vanish far from stability. In particular, $^{44}$S (Z=16, N=28) is found to be deformed in its ground state. Theoretically, shell model calculations predict a spherical-deformed shape coexistence whereas a deformed-deformed shape coexistence is predicted from mean field theories. In 2005, a second $0^+$ state was discovered at low excitation energy confirming the shape coexistence without giving answers about the type of deformations. The goal of the experiment presented here was to characterize this shape coexistence by measuring the reduced transition probability B(E2 ; $0^+_2$ → $2^+_1$ ) and the monopolar transiton strength $ρ^2$(E0; $0^+_2$ → $0^+_1$). An interpretation about $0^+$ states mixing is suggested from the measured low B(E2 ; $0^+_2$ → $2^+_1$ ) value as well as a comparison with shell model calculations. A low $ρ^2$ value was also measured and compared to systematics. Interpretations in both shell model and geometrical collective model are suggested.
L'étude du noyau de l'atome a pour but d'approfondir notre connaissance de l'interaction nucléaire responsable de la cohésion du noyau. Les noyaux stables (Z≈N) furent les premiers étudiés, permettant une modélisation de l'interaction nucléaire. A cette époque, l'un des buts était de reproduire les propriétés singulières des noyaux ”magiques”. Avec le développement des accélérateurs, des noyaux riches ou déficients en neutrons ont été créées en laboratoire, donnant accès à l'évolution de l'interaction nucléaire avec l'isospin. Les études effectuées depuis les années 90 sur les noyaux exotiques ayant un nombre de neutrons N=28 ont montré que le caractère magique ne persistait pas loin de la stabilité. En particulier, le $^{44}*S (Z=16, N=28) est trouvé déformé dans son état fondamental. Du côté théorique, les calculs prédisent une coexistence de formes sphérique-déformé pour le modèle en couches et déformé-déformé pour le champ moyen. La mesure en 2005 d'un deuxième état $0^+$ à faible énergie d'excitation est venue confirmer cette hypothèse sans pouvoir apporter de réponse sur les déformations mises en jeu. L'expérience présentée ici a eu pour but de caractériser cette coexistence de formes à partir des mesures de la probabilité de transition réduite B(E2 ; $0^+_2 $→ $2^+ _1 $) et de la force de transition monopolaire $ρ^2$(E0; $0^+ _2$ → $0^+_1$). De la faible valeur B(E2 ; $0^+_2$ → $2^+_1$) obtenue, une interprétation sur le mélange des états $0^+_1$ et $0^+_2$ a été proposée ainsi qu'une comparaison aux résultats de calculs modèle en couches. La faible valeur $ρ^2*$ mesurée a été comparée aux systématiques puis deux interprétations ont été proposées dans le cadre du modèle en couches et du modèle collectif géométrique.
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