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Données de diffusion élastique proton-noyaux exotiques
De précédentes expériences au GANIL ont permis de mesurer la diffusion élastique proton-noyau en cinématique inverse pour un ensemble de noyaux exotiques produits par fragmentation avec SISSI, dispositif de solenoïdes supraconducteurs au GANIL. , et sont comparées aux calculs obtenus dans le cadre du formalisme développé par Jeukenne, Lejeune et Mahaux (JLM) qui sera décrit parmi les approches théoriques au chapitre IV. Nous avons aussi porté sur cette figure les résultats obtenus pour 8He,9 11Li . Il est clair que le calcul JLM standard ne reproduit pas bien les données correspondant aux noyaux exotiques les plus riches en neutrons. Pour reproduire ces données, il faut modifier considérablement le potentiel de JLM, soit en réduisant sa partie réelle, soit en augmentant sa partie imaginaire. Ce comportement a été attribué au break-up. Un comportement similaire avait été observé il y a quelques années en diffusion noyau-noyau avec des noyaux faiblement liés (6Li,9Be) . Ce comportement a été compris par Y. Sakuragi et al. par des calculs en voies couplées , où il a été montré que le break-up se manifeste par un potentiel nucléaire réel positif (donc par une diminution du potentiel réel total), tandis que la partie imaginaire n’est pas affectée par ce processus. Ce résultat reste encore à l’heure actuelle controversé , et de nombreux théoriciens travaillent sur ce sujet .
Sensibilité à la surface des noyaux
Par ailleurs, la volonté de faire des mesures de section efficace de réaction pour des noyaux exotiques sur une cible de protons partait également de la constatation faite par Bush et al. de la plus grande sensibilité des sections efficaces de réaction à une éventuelle large extension spatiale des noyaux pour une cible de protons.
En effet, dans la référence , Bush et al. étudie la sensibilité de la partie nucléaire de la section efficace de réaction en fonction de la distribution en densité que l’on adopte pour le 11 Li, pour une série de cibles (p,12C et 208Pb) à 800 MeV par nucléon. Le fait de prendre pour la densité du 11 Li, soit la densité obtenue en résolvant l’équation de Fadeev à trois corps, soit une gaussienne, ce qui ne semble pas très approprié puisqu’il s’agit d’un noyau à halo, ayant le même rayon rms de matière, ne change pas la section efficace de réaction obtenue, aux barres d’erreur près. Cet exemple suggère que la section efficace de réaction serait déterminée uniquement par le rayon rms de matière et non pas par les détails de la forme de la distribution en densité.
La méthode d’atténuation
Cette mesure de section efficace de réaction a été faite en utilisant la méthode d’atténuation du faisceau . C’est la méthode la plus directe pour mesurer la section efficace de réaction puisqu’elle consiste à compter le nombre de particules du faisceau incident et du faisceau après la cible et à déduire de la différence de ces deux nombres la probabilité de réaction et donc la section efficace de réaction.
Cette méthode a été très souvent utilisée, tout d’abord pour faire des mesures de sections efficaces totales proton-noyau (et plus récemment ), mais également des mesures de sections efficaces de réaction de deuterons et d’ions lourds . Cette méthode, bien que très simple dans son principe, est extrêmement délicate à mettre en œuvre, car la probabilité de réaction est obtenue à partir de la soustraction de deux très grands nombres. Par conséquent, pour obtenir des probabilités de réaction avec une précision de quelques pourcent, il est nécessaire de mesurer le nombre de particules incidentes et le nombre de particules n’ayant pas interagi dans la cible avec une précision de quelques 10-4 , lorsque la probabilité de réaction dans la cible est elle-même de l’ordre du pourcent, comme c’est le cas aux énergies proches de 50 Me V par nucléon et pour des cibles ayant des épaisseurs qui correspondent à une perte d’énergie de l’ordre de 10% de l’énergie incidente des noyaux.
Détection sur la ligne de faisceau
Les détecteurs situés sur la ligne de faisceau entre la cible de production des faisceaux secondaires et la chambre à réaction située en D6, étaient au nombre de cinq. Les trois premiers ne servaient qu’au début de l’expérience lors des phases de réglage du faisceau; seuls les deux autres étaient réellement utilisés lors de l’expérience.
Silicium E1D4, E1D6 et E2D6 : Nous avons utilisé trois jonctions Silicium qui font partie de la détection standard de la ligne LISE. Toutes ces jonctions ont une surface utile de 600 mm2 tout à fait adaptée à la taille des faisceaux secondaires qui est typiquement de l’ordre de 1 à 2 mm aux différents points achromatiques. La résolution en énergie de ces détecteurs est de l’ordre de 30-40 keV pour un rayonnement a de 5.5 MeV.
Il y avait tout d’abord, dans la salle D4, au niveau du premier point focal achromatique, le détecteur ElD4 de 300 µm d’épaisseur. Et juste à l’entrée de la salle D6, dans laquelle se situait notre système de détection, au niveau du second point focal achromatique, les détecteurs E1D6 et E2D6 tous deux de 300 µm d’épaisseur, le premier permettant également une mesure en position horizontale et verticale. Ces trois détecteurs ne servaient qu’en phase de réglage de faisceau, pour l’identification et le centrage du faisceau secondaire.
Galtemps : Ce détecteur fait partie des détecteurs à galettes de microcanaux construits au GANIL, tout comme Calotte, que nous avons également utilisé et à propos duquel nous rappellerons plus loin le principe de fonctionnement des détecteurs à galettes de microcanaux. Galtemps, située après le second dipôle et juste avant le premier plan focal achromatique, nous fournissait une information en temps, qui pouvait servir de temps T start pour la mesure des temps de vol des noyaux incidents.
Table des matières
I INTRODUCTION ET MOTIVATIONS
1 Les motivations
1.1 Pourquoi mesurer des sections efficaces de réaction?
1.2 Pourquoi pour des protons?
2. L’expérience de mesure de sections efficaces de réaction
2.1 La méthode d’atténuation
2.2 La cible de protons
2.3 Les noyaux étudiés
II DISPOSITIF EXPERIMENTAL
1 Production des faisceaux exotiques
2 Détection sur la ligne de faisceau
2.1 Silicium ElD4, E1D6 et E2D6
2.2 Galtemps
2.3 Chambre à dérive
3 Détection dans la chambre à réaction avant la cible
3.1 Chambre à ionisation
3.2 Galotte
3.3 Détecteur plastique
4.Cible d’hydrogène liquide
4.1 La cible en elle-même
4.2 Système cryogénérateur
4.3 Fenêtres
5.Télescope après la cible
5.1 Jonction Si à localisation et jonction Si(Li)
5.2 Détecteur CsI
6 Electronique et acquisition
III LES DONNEES EXPERIMENTALES
1 Méthode d’atténuation
2 Etalonnage des détecteurs
2.1 Chambre à ionisation
2.2 Télescope
3 Sélection des événements
3.1 Longueur de ligne de Calotte
3.2 Distribution en moment
3.3 Image du faisceau
3.4 Détecteur plastique
3.5 Bilan des conditions appliquées
4 Identification des noyaux incidents
4.1 Matrice ~E-Tvol
4.2 Matrice des périodes « HF »
4.3 Matrice ~E-T vol pour chaque période « HF »
5 Analyse et résultats pour les noyaux « légers » :He, Li et Be
5.1 Détermination du nombre Ni.
5.2 Détermination du nombre Nf
5.3 Mesure cible vide
5.4 Estimation de la probabilité de réaction dans l’ensemble Si-Si(Li)
5.5 Probabilités de réaction .
6 Analyse et résultats pour les noyaux « lourds » :F, Ne, Na et Mg
6.1 Détermination du nombre Ni.
6.2 Détermination du nombre Nf
6.3 Parcours dans l’ensemble Si-Si(Li) et probabilités de réaction
7 Mesure des épaisseurs de cibles
8 Sections efficaces de réaction
8.1 des noyaux légers
8.2 des noyaux lourds
IV APPROCHES THEORIQUES
1 Modèle optique
1.1 Potentiels phénoménologiques
1.2 Potentiel microscopique nucléon-noyau JLM
2 Modèle de Glauber
3 Densités
3.1 Noyaux stables
3.2 Noyaux instables
3.3 Densités calculées par les méthodes HF et HFB
3.4 Approches à N corps
V RESULTATS
1 Les noyaux légers
1.1 Comparaison avec les données pré-existantes pour les noyaux stables
1.2 Paramétrisation de Ko
1.3 Calculs de modèle optique avec potentiel CH89
1.4 Calculs dans l’approche JLM
2 Les noyaux lourds
2.1 Paramétrisation globale
2.2 Calculs de modèle optique avec potentiels phénoménologiques
2.3 Calculs dans l’approche JLM
2.4 Calculs Glauber
3 Synthèse des résultats
VI CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
BIBLIOGRAPHIE
