{"id":1552,"date":"2018-02-02T14:19:13","date_gmt":"2018-02-02T13:19:13","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/?p=1552"},"modified":"2018-12-10T14:21:30","modified_gmt":"2018-12-10T13:21:30","slug":"mise-en-evidence-deffets-de-couches-dans-le-processus-de-quasi-fission-une-etape-essentielle-pour-la-synthese-de-nouveaux-elements-super-lourds","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/fr\/2018\/02\/02\/mise-en-evidence-deffets-de-couches-dans-le-processus-de-quasi-fission-une-etape-essentielle-pour-la-synthese-de-nouveaux-elements-super-lourds\/","title":{"rendered":"Mise en \u00e9vidence d\u2019effets de couches dans le processus de quasi-fission : une \u00e9tape essentielle pour la synth\u00e8se de nouveaux \u00e9l\u00e9ments super-lourds"},"content":{"rendered":"<p>Au cours d\u2019une exp\u00e9rience r\u00e9alis\u00e9e aupr\u00e8s de l\u2019acc\u00e9l\u00e9rateur de l\u2019Australian National University (Canberra, Australie), une collaboration franco-australienne<sup>1<\/sup>\u00a0a pour la premi\u00e8re fois identifi\u00e9 en num\u00e9ro atomique Z jusqu\u2019au plutonium (Z=94), et en masse A les fragments cr\u00e9\u00e9s dans des r\u00e9actions de quasi-fission<sup>2<\/sup>. Pour cette \u00e9tude, les r\u00e9actions de quasi-fission ont \u00e9t\u00e9 induites lors de collisions entre des ions projectiles de\u00a0<sup>48<\/sup>Ti , acc\u00e9l\u00e9r\u00e9s \u00e0 276 MeV, et des atomes cibles de\u00a0<sup>238<\/sup>U.<\/p>\n<p>Les num\u00e9ros atomiques ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9duits des \u00e9missions caract\u00e9ristiques de rayons X de fluorescence et les masses des corr\u00e9lations angulaires et des vitesses des fragments \u00e9mergents. Les donn\u00e9es collect\u00e9es mettent en \u00e9vidence des effets de couches<sup>3<\/sup>\u00a0qui intensifient la production de noyaux autour du nombre magique<sup>3<\/sup>\u00a0Z=82 (Plomb) dans les r\u00e9actions de quasi-fission.<\/p>\n<p>Ces r\u00e9sultats, qui vont permettre d\u2019optimiser les exp\u00e9riences visant \u00e0 cr\u00e9er des \u00e9l\u00e9ments toujours plus lourds par fusion<sup>4<\/sup>, ainsi que \u00a0les perspectives ouvertes gr\u00e2ce \u00e0 cette approche exp\u00e9rimentale originale dans le domaine de la fission et fusion nucl\u00e9aires ont donn\u00e9 lieu \u00e0 une publication dans la revue Physical Review Letters<sup>5<\/sup>.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1553\" src=\"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/wp-content\/uploads\/2018\/12\/Identification-fragments-quasi-fission_GANIL.jpg\" alt=\"\" width=\"454\" height=\"358\" srcset=\"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/wp-content\/uploads\/2018\/12\/Identification-fragments-quasi-fission_GANIL.jpg 454w, https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/wp-content\/uploads\/2018\/12\/Identification-fragments-quasi-fission_GANIL-300x237.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 454px) 100vw, 454px\" \/><\/p>\n<p><strong>Identification en masse (A) et en num\u00e9ro atomique (Z) des fragments de quasi-fission.<\/strong><\/p>\n<p>Cette carte pr\u00e9sente la distribution des \u00e9v\u00e9nements en fonction du rapport des masses R et l\u2019\u00e9nergie des photons (rayons X ou\u00a0<span class=\"st\">\u03b3<\/span>) E<sub>photons<\/sub>,\u00a0o\u00f9\u00a0R=A<sub>2<\/sub>\/(A<sub>1<\/sub>+A<sub>2<\/sub>), A<sub>1<\/sub>\u00a0et A<sub>2<\/sub>\u00a0sont les masses des fragments de quasi-fission. L\u2019\u00e9chelle de couleur associ\u00e9e au nombre d\u2019\u00e9v\u00e9nements collect\u00e9s (la fr\u00e9quence d\u2019apparition) est montr\u00e9e sur la droite. Les masses A<sub>1<\/sub>\u00a0et A<sub>2<\/sub>\u00a0ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9termin\u00e9es \u00e0 partir des temps de vol des fragments jusqu\u2019aux d\u00e9tecteurs. Les nombres de coups particuli\u00e8rement intenses au voisinage de R = 0\u00a0.20 et 0.83 correspondent \u00e0 des interactions tr\u00e8s courtes en temps au cours desquelles le projectile et la cible ont conserv\u00e9 leurs masses respectives, A<sub>projectile<\/sub>\u00a0= 48 et A<sub>cible\u00a0<\/sub>= 238. L\u2019\u00e9nergie des photons permet d\u2019attribuer un num\u00e9ro atomique lorsqu\u2019elle correspond \u00e0 une \u00e9nergie d\u2019\u00e9mission de rayons X de fluorescence caract\u00e9ristique d\u2019un l\u2019\u00e9l\u00e9ment (quelques \u00e9nergies caract\u00e9ristiques sont indiqu\u00e9es par des lignes pointill\u00e9es sur la figure). Les \u00e9nergies caract\u00e9ristiques correspondant au plus l\u00e9ger des deux fragments de quasi-fission se trouvent sous le seuil de d\u00e9tection et seul le Z du partenaire le plus lourd peut \u00eatre identifi\u00e9 sur cette carte gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019accumulation d\u2019\u00e9v\u00e9nements au voisinage des \u00e9nergies caract\u00e9ristiques.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>La quasi-fission, au cours de laquelle les noyaux projectile et cible \u00e9changent des nucl\u00e9ons avant de se s\u00e9parer dans un temps de l\u2019ordre de la zeptoseconde (10<sup>-21\u00a0<\/sup>s), est le m\u00e9canisme dominant dans les interactions entre noyaux lourds. Ce m\u00e9canisme, identifi\u00e9 dans les ann\u00e9es 70, demeure le moins bien ma\u00eetris\u00e9 des m\u00e9canismes d\u2019interaction entre ions lourds en d\u00e9pit du r\u00f4le qu\u2019il joue pour inhiber la synth\u00e8se des \u00e9l\u00e9ments tr\u00e8s lourds. Il est en effet en forte comp\u00e9tition avec le m\u00e9canisme de fusion utilis\u00e9 pour synth\u00e9tiser de nouveaux \u00e9l\u00e9ments super-lourds (Z&gt;104), des \u00e9l\u00e9ments qui ne peuvent exister que si des effets microscopiques d\u2019origine quantique suffisamment intenses les stabilisent. L\u2019\u00e9l\u00e9ment le plus lourd synth\u00e9tis\u00e9 \u00e0 ce jour est l&rsquo;Oganesson (Z=118), mais les th\u00e9ories r\u00e9centes de physique nucl\u00e9aire pr\u00e9disent que toute une r\u00e9gion d\u2019 \u00e9l\u00e9ments, s\u2019\u00e9tendant probablement bien au-del\u00e0 de Z=118, devrait \u00eatre stabilis\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 ces effets microscopiques.<\/p>\n<p>Les derniers \u00e9l\u00e9ments synth\u00e9tis\u00e9s ont exig\u00e9 des exp\u00e9riences de plus en plus co\u00fbteuses, utilisant des mois entiers de faisceaux tr\u00e8s intenses fournis par diff\u00e9rents acc\u00e9l\u00e9rateurs d\u2019ions lourds en Russie ou au Japon. La synth\u00e8se d\u2019\u00e9l\u00e9ments super lourds n\u2019est consid\u00e9r\u00e9e comme accomplie que lorsque (statistiquement) quelques exemplaires des noyaux compos\u00e9s form\u00e9s survivent \u00e0 la fission et peuvent \u00eatre identifi\u00e9s dans le syst\u00e8me de d\u00e9tection appropri\u00e9. Pour d\u00e9passer la limite de Z=118, il sera donc n\u00e9cessaire d\u2019optimiser les exp\u00e9riences quant \u00e0 la nature des noyaux entrant en collision et \u00e0 l\u2019\u00e9nergie incidente afin de \u00a0maximiser aussi bien la section efficace<sup>6<\/sup>\u00a0de fusion que la probabilit\u00e9 de survie \u00e0 la fission des noyaux compos\u00e9s super-lourds ainsi form\u00e9s. Malheureusement, les caract\u00e9ristiques tr\u00e8s similaires d\u2019une partie des fragments de quasi-fission et des fragments de fission suivant fusion ne permettent pas de mesurer de fa\u00e7on fiable les sections efficaces de fusion et celles de quasi-fission. Dans ce contexte, une mod\u00e9lisation r\u00e9aliste du processus de quasi-fission est indispensable afin d\u2019atteindre des pr\u00e9dictions fiables quant aux sections efficaces de fusion.<\/p>\n<p>Gr\u00e2ce aux donn\u00e9es collect\u00e9es par l\u2019exp\u00e9rience franco-australienne, de nouvelles informations sont maintenant disponibles sur le m\u00e9canisme de quasi-fission. Dans cette exp\u00e9rience, un maximum de la production de fragments de quasi-fission a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 pour le nombre magique de protons Z=82, alors que de nombreux travaux exp\u00e9rimentaux et th\u00e9oriques pr\u00e9c\u00e9dents sugg\u00e9raient que c\u2019\u00e9tait le nombre magique de neutrons N=126 qui jouait un r\u00f4le d\u00e9terminant. Pour diff\u00e9rents nombre de nucl\u00e9ons \u00e9chang\u00e9s (bilan global des nombres de neutrons et de protons \u00e9chang\u00e9s entre le projectile et la cible), les contributions respectives des nombres de neutrons et de protons \u00e9chang\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9termin\u00e9es. L\u2019exp\u00e9rience montre que le nombre de nucl\u00e9ons \u00e9chang\u00e9s est fortement corr\u00e9l\u00e9 avec l\u2019angle auquel les fragments se s\u00e9parent. Cet angle de s\u00e9paration, quant \u00e0 lui, est corr\u00e9l\u00e9 \u00e0 des temps d\u2019interaction entre les noyaux (typiquement de l\u2019ordre de quelques 10<sup>-22<\/sup>\u00a0secondes) et donne ainsi acc\u00e8s \u00e0 la vitesse \u00e0 laquelle les neutrons et les protons sont \u00e9chang\u00e9s (en moyenne) depuis les premiers instants de la r\u00e9action. Des calculs fond\u00e9s sur l\u2019approche microscopique th\u00e9orique la plus performante dans ce domaine (l\u2019approche dite Time Dependent Hartree-Fock, TDHF) surestiment l\u2019\u00e9change des protons et sous-estiment celui de neutrons, mais pr\u00e9disent bien les temps moyens d\u2019interaction ainsi que le r\u00f4le d\u00e9terminant du nombre magique Z=82. L\u2019\u00e9tude des \u00e9changes de nucl\u00e9ons, pour diff\u00e9rents syst\u00e8mes des noyaux entrant en collision, va permettre un ajustement fin dans ce mod\u00e8le des param\u00e8tres gouvernant les \u00e9changes de nucl\u00e9ons.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<ol>\n<li>Collaboration GANIL Caen, IPN Orsay, IRFU\/DPhN Saclay, ANU Canberra (Australie).<\/li>\n<li>Fission\u00a0: division d&rsquo;un noyau atomique lourd, g\u00e9n\u00e9ralement en deux parties, dites\u00a0fragments de fission,\u00a0avec lib\u00e9ration d&rsquo;\u00e9nergie et \u00e9mission de neutrons. La quasi-fission produit des fragments dont une partie ressemble \u00e0 des fragments de fission. Cependant ces fragments sont produits directement par \u00e9changes de nucl\u00e9ons entre les noyaux projectile et cible au cours de l\u2019interaction (contrairement aux fragments de fission qui proviennent d\u2019un noyau unique r\u00e9sultant ici de la fusion nucl\u00e9aire).<\/li>\n<li>Nombre magique: nombre de protons ou de neutrons donnant aux noyaux une stabilit\u00e9 particuli\u00e8rement grande. Les nombres magiques observ\u00e9s, reproduits par le mod\u00e8le en couches du noyau atomique, sont de 2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126; ils sont identiques pour les neutrons et les protons, \u00e0 l\u2019exception peut-\u00eatre de 126 protons qui correspond \u00e0 un \u00e9l\u00e9ment non encore synth\u00e9tis\u00e9.<\/li>\n<li>Fusion\u00a0: Union de plusieurs noyaux atomiques en un seul noyau compos\u00e9.<\/li>\n<li>Morjean et al., Phys. Rev. Lett. 119, 222502 (2017)<\/li>\n<li>Section efficace\u00a0: La probabilit\u00e9 d\u2019interaction ou de production.<\/li>\n<\/ol>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Au cours d\u2019une exp\u00e9rience r\u00e9alis\u00e9e aupr\u00e8s de l\u2019acc\u00e9l\u00e9rateur de l\u2019Australian National University (Canberra, Australie), une collaboration franco-australienne1\u00a0a pour la premi\u00e8re fois identifi\u00e9 en num\u00e9ro atomique Z jusqu\u2019au plutonium (Z=94), et en masse A les fragments cr\u00e9\u00e9s dans des r\u00e9actions de quasi-fission2. 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