Description générale

Notre étude porte sur des systèmes coeur+n (10Li, 12Li, 13Be et 7He noyau de référence), obtenus par fragmentation à haute énergie d'un faisceau de 15B en ci-nématique inverse. Les noyaux non liés apparaissent à la suite de la perte d'un ou plusieurs protons et l'émission séquentielle d'un ou plusieurs neutrons par le projec-tile. Les diérentes voies de réaction étudiées dans cette thèse sont les suivantes :

15B + C →        ( 6He + n) + X (9Li + n) + X (11Li + n) + X (12Be + n) + X

Evidemment, les systèmes produits non liés ne peuvent être détectés en tant que tels, leur décroissance en neutron et fragment intervenant en quelques 10−21 s. Cependant la détection conjointe du fragment chargé et du neutron permet de re-construire l'énergie du système avant décroissance. Cette énergie de décroissance Ed correspond à l'énergie dont dispose le système pour décroître, comparable à l'énergie relative entre les diérents produits de la cassure. C'est la grandeur caractéristique du système non lié, par laquelle nous allons chercher des informations sur la struc-ture des noyaux.

Notre but étant de remonter aux grandeurs cinématiques de chaque événement, concernant le noyau qui nous intéresse, il est nécessaire d'identier et donc de détec-ter tous les produits de la réaction, ainsi que de mesurer leur énergie et leur direction d'émission, et ce pour le fragment chargé et le neutron. Il s'agit donc d'une étude en cinématique complète. Concrètement, la réussite de ce type d'expérience nécessite dans un premier temps de produire le faisceau d'intérêt pour le faire interagir avec

une cible an de produire nos noyaux d'étude, et de connaître la composition du faisceau et ses caractéristiques cinématiques.

2.2 Production du faisceau de

B

Le faisceau de 15B nécessaire à l'étude des systèmes non liés énoncés ci-dessus est β-instable et ne peut donc pas être produit directement. Il résulte en fait de la fragmentation d'un faisceau primaire stable d'18O sur une cible. Ce faisceau primaire est produit dans les sources ECR (Electron Cyclotron Resonance) du GANIL, puis accéléré dans un cyclotron compact (C0) pour être injecté dans le premier cyclotron à secteurs séparés CSS1. Il traverse une feuille de carbone très mince d'épluchage qui augmente la charge électrique des ions, ce qui permet une seconde accélération dans le cyclotron CSS2 jusqu'à une énergie de 55 MeV par nucléon et une intensité de ∼3,3 µA (schéma 2.1).

Fig. 2.1  Schéma des aires expérimentales du GANIL. La salle D6 héberge le dispositif expérimental pour notre expérience.

En sortie le faisceau est analysé à l'aide du spectromètre de masse α et conduit jusqu'à la cible mince de production (béryllium). Les faisceaux secondaires sont alors obtenus par fragmentation du faisceau primaire sur cette cible mince en utilisant la

méthode de séparation en vol. De cette collision naît une multitude de noyaux char-gés avec des vitesses proches de celle du projectile. A ce stade le faisceau secondaire se compose donc du noyau d'intérêt (15B) ainsi que d'un cocktail de noyaux plus ou moins exotiques qu'il va nous falloir éliminer ; c'est le rôle du spectromètre double-ment achromatique LISE (Ligne d'Ions Super Épluchés).

PF1 _PF2 Filtre de Wien Dipole 2 Dipole 1 Cible de Be Faisceau d’ O ^ ^ 9 18 Degradeur

Fig. 2.2 Vue schématique du spectromètre LISE au GANIL.

Ce dernier est capable d'isoler le noyau d'intérêt pour constituer le faisceau se-condaire grâce à deux dipôles magnétiques, un dégradeur achromatique et un ltre de Wien (schéma 2.2). Une première sélection est réalisée par le premier dipôle qui permet une déviation des ions suivant leur charge électrique Q, leur vitesse v et leur masse M. La déviation du faisceau est mesurée à l'aide de la rigidité magnétique (Bρ avec ρ le rayon de courbure de la trajectoire de l'ion et B le champ magnétique du dipôle) dénie par l'équation :

Bρ = ^{M × v}

Q (2.1)

Il est alors possible par un jeu de fentes mobiles au niveau du plan focal PF1 de sélectionner les noyaux d'intérêts qui vont ensuite traverser le dégradeur achroma-tique qui isole les noyaux en fonction de la quantité d'énergie perdue (proportionnelle au rapport A3/Q2) [Ann87]. Cette diérence de perte d'énergie suivant les espèces d'ions va induire un rayon de courbure diérent pour chacune dans le second dipôle et donc un point de focalisation spatialement diérent dans le plan PF2. Un jeu de fentes mobiles permet alors de sélectionner l'espèce d'ions voulue.

Il est alors également possible de poursuivre la purication du faisceau secondaire en utilisant le ltre de Wien, où règnent des champs électriques et magnétiques croi-sés, ne laissant passer que les fragments d'une certaine vitesse choisie (v = E/B). Dans notre cas l'utilisation du ltre ne s'est pas avérée nécessaire, les deux premières sélections permettant d'obtenir un faisceau secondaire susamment pur pour la ca-libration. La gure 2.3 représente la matrice d'identication du faisceau secondaire de l'expérience E383 au plan focal PF2 de Lise, on peut remarquer que le 15B

cor-respond à 95% du faisceau secondaire.

Fig. 2.3 Matrice d'identication du faisceau secondaire de l'expérience E383 au plan focal PF2 de Lise. Elle représente la perte d'énergie du faisceau dans une diode silicium placée en PF2 en fonction du temps de vol des noyaux. La tache dans le contour jaune est le15B, qui représente 94% du faisceau secondaire, et celle cerclée en vert correspond au contamiant

9Li. La diode silicium permet uniquement de vérier les réglages du spectromètre, elle est ensuite retirée de la ligne.

L'énergie des faisceaux secondaires est calculée à partir de la rigidité magnétique du second dipôle magnétique de LISE :

Bρ₂ = ^γmv

Ze (2.2)

où e est la charge électrique élémentaire, m la masse, Z la charge et v la vitesse du noyau, et γ = (1 − v2

c2)−1 2.

L'énergie cinétique s'écrit alors :