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AGATA au GANIL : sept ans de succès

La campagne AGATA (Advanced Gamma Tracking Array) au GANIL s’est terminée avec succès a l’été 2021. Le détecteur AGATA est un instrument européen leader basé sur des semi-conducteurs au Germanium dans lequel la France a un rôle prépondérant. AGATA est utilisé dans les installations de recherche en Physique Nucléaire opérant actuellement en Europe et sera particulièrement important pour les expériences utilisant les futures installations proposant des faisceaux radioactifs intenses ainsi que des faisceaux stables de haute intensité. Suite campagnes réussies à LNL en Italie (2010-2012), et GSI en Allemagne (2012-2014), AGATA a été installé au GANIL en juin 2014 dans la salle G1 devant le spectromètre VAMOS++.
De nombreux laboratoire européens se sont impliqués dans l’installation d’AGATA au sein d’un effort dirigé par les équipes du GANIL. AGATA est un instrument cryogénique refroidi à la température de l’azote liquide. Les équipes du GANIL ont permis la réalisation de 2386 jours de fourniture d’azote liquide et de surveillance sans aucun réchauffement intempestif. Afin de répondre aux questions de Physique fondamentale, AGATA a été couplés à une large variété d’instrument complémentaires mesurant les particules chargées légères, les neutrons ou les ions lourds, impliquant un vaste effort de coordination et un intense travail technique des équipes du GANIL. Le 6 septembre 2021, 10,3 tonnes de matériel ont été empaquetées et envoyées en Italie. Cette dernière étape a impliqué de nombreux collaborateurs du GANIL et de l’extérieur pour être réalisée en temps et en heure.
Vue de la baie AGATA installée au GANIL. Chaque forme hexagonale correspond à l'un des cristaux de germanium AGATA mesurant avec une précision sans précédent les photons émis lors de la collision des ions
Le spectromètre a été commissionné en faisceau à l’automne 2014 et la campagne de mesures a officiellement démarré au RUN1 de 2015. La campagne AGATA a également demandé une importante coordination scientifique. Les opportunités scientifiques ont été discutée intensément lors de plusieurs workshops dédiés organisés au GANIL. Quatre campagnes ont été identifiées en 2013 et coordonnées en tant que telles, couvrant plusieurs champs de la Physique Nucléaire, tels que la structure nucléaire, les réaction nucléaires et l’astrophysique nucléaire. Trois campagnes majeures ont été programmées entre 2015 et 2021 pour étudier la spectroscopie des faisceaux d’ions lourds en utilisant les spectromètre VAMOS++ (2015-2017 et 2021), ou les détecteurs NEDA-DIAMANT (2018) et la spectroscopie des noyaux légers en utilisant les faisceaux radioactifs réaccélérés de SPIRAL1 et le détecteur MUGAST (2019-2021). En sept ans de campagne, 29 expériences ont été réalisées utilisant 6568 heures de faisceau sur cible et produisant 560 To de données.
La campagne AGATA au GANIL a fourni des résultats scientifiques importants dans de nombreux domaines. Des résultats importants ont été obtenus dans l’étude de la déformation des fragments de fission d’une masse atomique proche de 100 ou autour du 208Pb. Des mesures de spectroscopie nucléaire ont été réalisées sur des noyaux très exotiques autour de noyaux magiques ou semi-magiques tels que les isotopes de 48Ca, 68Ni, 78Ni, 100Sn, 132Sn ou 208Pb afin de comprendre l’évolution de la structure nucléaire en fonction de l’équilibre entre neutrons et protons. Le rôle du terme à trois corps dans l’interaction nucléaire a été étudié dans les isotopes riches en neutrons de l’oxygène. Le rôle de certaines réactions nucléaires clefs pour l’astrophysique nucléaire autour du cycle CNO ont été investiguées à l’aide des faisceaux stables et radioactifs fournis par les cyclotrons du GANIL. De nombreuses publications scientifiques à fort impact ont déjà été publiées et d’autres encore le seront dans les années à venir lorsque l’analyse des données aura été complétée.
Le projet AGATA avance maintenant vers sa prochaine phase. A partir de 2021, le projet AGATA va entrer dans sa phase 2 menant à la construction d’un système couvrant 3-𝜋 stéradian d’ici 2030 pour un coût total de 29 millions d’Euros. Pendant ce temps, la collaboration continuera ses campagnes scientifiques à LNL, FAIR et GANIL. Les partenaires français apportent une contribution technique et scientifique majeure au projet.

Photo : Vue de la baie AGATA installée au GANIL.

Chaque forme hexagonale correspond à l’un des cristaux de

germanium AGATA mesurant avec une précision sans précédent

les photons émis lors de la collision des ions