Florence de Grancey RJC 2007 Doctorante 2e année 14/12/07 Encadrant : F de Oliveira GANIL Décroissance deux protons Du 18 Na au 15 F

2 Ballade dans les émetteurs protons Toute similitude avec une histoire ou des personnages réels est une pure coïncidence. ;)

3 Il était une fois.. Professeur Shadoko Sont pas marrant les noyaux ! Veulent pas émettre deux protons d’un coup ?? A p A-1

4 Et si un noyau pouvait émettre deux protons ?  Décroissance Deux Protons –Prédite théoriquement par Goldansky (60) –Découverte expérimentalement au GANIL en 2002 à partir du 45 Fe –Trouvée dans d’autres noyaux : 54 Zn, 48 Ni, 17 Ne.. Crédit : Marek Pfutzner GOOGLE PRL Phys.Nucl PRC Eur.Phys. J PRC PRL Phys.Nucl PRL Phys.Nucl

5 Ok, la décroissance deux protons existe.. Mais comment ça marche ?

6 Dis, comment ça marche ? (1) R. 1 : « J’émets un proton puis un autre. » A-2 A A-1 Q: Quels mécanismes sont utilisés par un noyau pour émettre deux protons? A A-1 A-2 P P

7 Dis, comment ça marche ? (2) A-2 A A-1 R.2 : « J’émets deux protons en même temps, sans favoritisme. » Q: Quels mécanismes sont utilisés par un noyau pour émettre deux protons? A A-2 P P

8 Dis, comment ça marche ? (3) A-2 A A-1 R.3 : « J’émets une particule ressemblant à un 2 He que vous n’allez pas voir car elle se désintègre trop vite. » Q: Quels mécanismes sont utilisés par un noyau pour émettre deux protons? A 2 He A-2 P P

9 Beaucoup de candidats ? 45 Fe 48 Ni 19 Mg « the best candidate for diproton decay » 17 Ne

10 Objectif : Chercher (et trouver) la décroissance deux protons du 19 Mg.

11 Mais un jour.. Noyau au-delà de la drip-line proton Instable Produit au GANIL en 2001 –Une vingtaine de coups enregistrés dans un spectre de masse invariante. –Incertitude ~1MeV sur l’excès de masse. 3/ Ne 18 Na 19 Mg /2- ? Quid du 18 Na ? Une équipe l’a déjà vue ! 18 Na 19 Na 17 Ne 18 Ne 20 Na 19 Ne 16 F 17 F 18 Na 19 Mg 18 Ne 15 O 18 F 16 O 19 F 17 O 20 Ne 20 Mg 14 O 15 F

12 18 Na :On ne sait pas.. Quel est son excès de masse ? → Positionner le fondamental du 18 Na par rapport au 17 Ne et 19 Mg → Déterminer quelle type de décroissance diproton se produit. Quels sont ses états excités ? → Connaître sa structure (position des états, largeur, forme des résonances)

13 Objectif Expérimental : Former du 18 Na et étudier ses états excités.

14 Une Expérience au GANIL..

15 Le principe : Objectif : Former du 18 Na pour mesurer : –La position de son état fondamental ( excès de masse ) –Les propriétés de ses états excités ( énergie, largeur ) Méthode : Diffusion Elastique Résonante Y : noyau à étudier X: faisceau a: cible X +a → Y (*) → X+a On détecte aEnergie a → position de l’état excité Distribution angulaire de a et/ou forme de la résonance → information sur le spin de l’état excité

16 Dispositif expérimental 18 Na Détecteur à 0° haute résolution Système d’acquisition Détecteur à grande ouverture angulaire

17 Montage Détecteur position et temps Galotte Cible (CH 2 )n Épaisse (50μm) Arrête le faisceau Détecteur CD Si strippé (θ, φ) 50μm Détecteur 0° Haute résolution (~15 keV) Faisceau 17 Ne SPIRAL 2 A.MeV –qq 10 4 pps Schéma de montage : Réaction : p( 17 Ne, p) 17 Ne

18 L’expérience A débuté le 14 Octobre 2007 Durée : 1 semaine GANIL LISE

19 Ca n’a pas marché.. Grandes difficultés d’optimisation de l’intensité du faisceau Intensité max 6000 pps contre 5*10 4 attendu Faisceau 17 Ne contaminé à hauteur de 20% par des particules inconnues Identification faisceau Noyaux de 17 Ne dispersés sur 50 ms Contaminants

20 Après trois jours d’optimisation et 12h de comptage.. Contaminants en coïncidence avec le faisceau Majoritairement des coups fortuits Spectre Online

21 Reste 3 jours de manip’.. Et ça marche vraiment pas… Solution : On va changer de thème et d’expérience !

22 Au tour du 15 F

23 Un nouveau candidat ? Dans les candidats à l’émission proton, il existe le 15 F.. Doublet 1/2 et 5/2 ~5.4? ~7.5 ? N+2p 14 O+p 15 F 1/2+ (Γ =0.8) 5/2+ (Γ = 0.24)

24 Nouvel Objectif expérimental : Former du 15 F dans son deuxième état excité et observer des décroissances deux protons.

25 Nouvelle machinerie Détecteur position et temps Galotte Détecteur CD PAD Si strippé (θ, φ) CD : 30μm PAD : 1.5 mm Faisceau 14 O 8+ 6 A.MeV Schéma de montage : Détecteur ΔE 0° ΔE (Si) : 500 μm E (SiLi) : 6mm Cibles de (CH 2 )n 50μm fixe +100 μm tournante Arrêtent le faisceau Réaction : p( 14 O, p) 14 O

26 Et cette fois.. Intensité faisceau maximale : pps 48h de comptage Résonance négative 2 e état excité ?

27 On va jouer aux experts ( le début d’analyse)

28 Un peu de ménage Evènements protons - pas en coïncidence avec le faisceau Pas des protons – tapant dans ΔE seul Alpha(s) T HF Etot

29 Résultats (très) préliminaires Spectre à 0° 2e état excité Fondamental 1er état excité

30 Morale de cette histoire On a tenté de faire une expérience sur le 18 Na pour déterminer ses propriétés.. Mais elle n’a pas marché en raison d’une intensité de faisceau beaucoup trop faible Alors on a étudié le 15 F.. et on a vu des jolies choses.. et c’est pas fini : )

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32 Résonance négative ? Diffusion Rutherford Résonances liées à la structure + =