Première expérience avec FALSTAFF à NFS

Après plusieurs années de mise au point à Saclay, la première partie du spectromètre Falstaff a été déménagée à GANIL en 2021 puis installée sur NFS pour l’étude de l’uranium 235. L’expérience qui a eu lieu en novembre et décembre 2022 était la première à utiliser une cible d’actinide sur SPIRAL2. Elle a démontré les bonnes performances de ce dispositif.

La caractérisation des fragments lors de la fission des actinides induite par neutrons a été essentiellement réalisée jusqu’à maintenant avec des neutrons thermiques, neutrons issus de réacteurs. Avec le démarrage de l’installation « Neutrons for Science » (NFS, SPIRAL2) il est maintenant possible d’étudier la fission induite par des neutrons de quelques centaines de keV jusqu’à 40 MeV, un peu plus d’un million de fois plus énergétiques. Le spectromètre FALSTAFF est développé dans le but de caractériser les fragments de fission (masse, énergie voire charge) sur ce large domaine en énergie.

La mesure repose sur l’utilisation de détecteurs de temps de vol et de position (détecteurs ToF) et d’une chambre à ionisation axiale. Les résolutions en temps (120 ps), position (2 mm) et énergie (1 %) ont été optimisées afin de pouvoir déterminer les masses des fragments avec une résolution inférieure à 3 uma (unité de masse atomique) ce qui est un défi pour des études en cinématiques directes pour lesquelles les fragments ont de faibles énergies.

Les résultats préliminaires montrent que les performances de FALSTAFF permettent d’observer clairement l’évolution des distributions de vitesse, et énergie des fragments avec l’énergie du faisceau de neutrons incidents. Pour des neutrons de basse énergie, les distributions sont très asymétriques alors qu’une composante symétrique apparait lorsque l’énergie augmente. Ces premiers résultats sont très encourageants et l’expérience devrait se poursuivre en 2023.