Dcroissance deux protons Du 18 Na au 15

Décroissance deux protons Du 18 Na au 15 F Florence de Grancey RJC 2007 Doctorante 2 e année 14/12/07 Encadrant : F de Oliveira GANIL 1

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

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

Et si un noyau pouvait émettre deux protons ? GOOGLE Ø 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. . Phys. Nucl PRC PRL PRC Phys. Nucl PRL PRC Eur. Phys. J Phys. Nucl PRC Phys. Nucl PRL PRC PRL Eur. Phys. J Phys. Nucl Eur. Phys. J Crédit : Marek Pfutzner 4

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

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

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

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

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

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

Mais un jour. . 19 Mg 3/2 - 20 Mg Quid du 1. 288 15 F 1/2 - 18 Na 19 Na 20 Na 17 Ne 18 Ne ? 19 Ne 20 Ne 16 F 17 F 18 18 Na F 19 F 16 O 17 O 0. 75 0 14 O 17 Ne 15 O 18 Na 19 Mg 18 Na ? Une équipe l’a déjà vue ! • 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 ~1 Me. V sur l’excès de masse. 11

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) 12

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

Une Expérience au GANIL. . 14

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 X +a → Y (*) → X+a a: cible On détecte a Energie a → position de l’état excité Distribution angulaire de a et/ou forme de la résonance → information sur le spin de l’état excité 15

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

Montage Réaction : p(17 Ne, p)17 Ne Schéma de montage : Détecteur CD Si strippé (θ, φ) 50μm Faisceau 17 Ne SPIRAL 2 A. Me. V –qq 104 pps Détecteur position et temps Galotte Cible (CH 2)n Épaisse (50μm) Arrête le faisceau Détecteur Silicium @ 0° Haute résolution (~15 ke. V) 17

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

Ca n’a pas marché. . • Grandes difficultés d’optimisation de l’intensité du faisceau • Intensité max 6000 pps contre 5*104 attendu • Faisceau 17 Ne contaminé à hauteur de 20% par des particules inconnues Identification faisceau Noyaux de 17 Ne dispersés sur 50 ms Contaminants 19

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

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

Au tour du 15 F 22

Un nouveau candidat ? • Dans les candidats à l’émission proton, il existe le 15 F. . ~7. 5 ? Doublet 1/2 et 5/2 ~5. 4? 5. 17 4. 628 13 N+2 p 2. 78 1. 3 5/2+ (Γ = 0. 24) 1/2+ (Γ =0. 8) 0 14 O+p 15 F 23

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

Nouvelle machinerie Réaction : p(14 O, p)14 O Détecteur CD PAD Si strippé (θ, φ) Schéma de montage : CD : 30μm PAD : 1. 5 mm Faisceau 14 O 8+ 6 A. Me. V Détecteur position et temps Galotte Détecteur ΔE –E @ 0° Cibles de (CH 2)n 50μm fixe +100 μm tournante Arrêtent le faisceau ΔE (Si) : 500μm E (Si. Li) : 6 mm 25

Et cette fois. . • Intensité faisceau maximale : 1. 88 105 pps • 48 h de comptage Résonance négative 2 e état excité ? 26

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

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

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

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 : ) 30

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