{"id":1557,"date":"2017-12-21T14:21:33","date_gmt":"2017-12-21T13:21:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/?p=1557"},"modified":"2018-12-10T14:24:03","modified_gmt":"2018-12-10T13:24:03","slug":"photographier-les-reactions-nucleaires-en-3d-pour-mieux-les-comprendre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/fr\/2017\/12\/21\/photographier-les-reactions-nucleaires-en-3d-pour-mieux-les-comprendre\/","title":{"rendered":"Photographier les r\u00e9actions nucl\u00e9aires en 3D pour mieux les comprendre"},"content":{"rendered":"

Faire une photo en haute d\u00e9finition des r\u00e9actions nucl\u00e9aires est maintenant possible avec le nouveau d\u00e9tecteur ACTAR TPC (ACtive TARget Time Projection Chamber) d\u00e9velopp\u00e9 au GANIL dans le cadre d\u2019une collaboration internationale. Le dispositif ACTAR TPC remplit deux fonctions simultan\u00e9ment : celle de cible et celle de d\u00e9tecteur. En effet, le gaz dont il est rempli constitue la cible de mati\u00e8re avec laquelle interagit le faisceau d\u2019ions incident. Par ailleurs, l\u2019ionisation de ce m\u00eame gaz, par les ions projectiles et par les particules produites lors des collisions nucl\u00e9aires, permet de visualiser leurs trajectoires en trois dimensions et donc de \u00ab voir \u00bb la dissociation des noyaux atomiques impliqu\u00e9s dans la collision.<\/strong><\/p>\n

L\u2019\u00e9lectronique d\u00e9velopp\u00e9e et d\u00e9di\u00e9e sp\u00e9cifiquement \u00e0 ce type de d\u00e9tecteur, associ\u00e9e \u00e0 un nombre de voies tr\u00e8s important, permet de reconstituer tr\u00e8s pr\u00e9cis\u00e9ment ces trajectoires gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019acquisition de quelques 8 m\u00e9ga voxels (\u00e9l\u00e9ments de volume) jusqu\u2019\u00e0 100 fois par seconde.<\/strong><\/p>\n

En novembre 2017, ACTAR-TPC a pass\u00e9 avec succ\u00e8s les tests sous les faisceaux du GANIL et sera donc utilis\u00e9 lors de la campagne d\u2019exp\u00e9riences 2018 au GANIL.<\/strong><\/p>\n

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Photo du dispositif ACTAR TPC avec son \u00e9lectronique r\u00e9partie au-dessus (\u00e0 gauche). Principe de fonctionnement du d\u00e9monstrateur du dispositif ACTAR TPC (en haut \u00e0 droite). La r\u00e9action nucl\u00e9aire a lieu sur les noyaux du gaz du d\u00e9tecteur. Les \u00e9lectrons d\u2019ionisation cr\u00e9\u00e9s tout au long de la trajectoire des noyaux sont collect\u00e9s gr\u00e2ce un champ \u00e9lectrique sur un plan pixellis\u00e9 (en bas \u00e0 droite). Ces pixels associ\u00e9s \u00e0 l\u2019\u00e9lectronique de lecture permettent une reconstruction en trois dimensions des r\u00e9actions avec un degr\u00e9 accru de pr\u00e9cision.<\/p><\/div>\n

Pour la premi\u00e8re fois en 2017, la version finale du d\u00e9tecteur ACTAR-TPC a \u00e9t\u00e9 install\u00e9e sur une ligne de faisceau du GANIL afin de r\u00e9aliser une exp\u00e9rience de test. Cette exp\u00e9rience a consist\u00e9 en l\u2019envoi d\u2019un faisceau d\u2019oxyg\u00e8ne sur un gaz d\u2019isobutane pur \u00e0 basse pression. Lors des r\u00e9actions entre le faisceau et la cible gazeuse, de nouvelles particules peuvent \u00eatre produites. En reconstituant leurs trajectoires en 3D ACTAR-TPC permet aux chercheurs de les identifier, de les caract\u00e9riser et de recueillir de nouvelles informations sur les ph\u00e9nom\u00e8nes en jeu.<\/p>\n

Les trajectoires sont reconstruites gr\u00e2ce aux \u00e9lectrons g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par les particules lors de l\u2019ionisation du gaz. La troisi\u00e8me dimension est obtenue par la mesure du temps de d\u00e9rive des \u00e9lectrons, depuis le point o\u00f9 ils ont \u00e9t\u00e9 g\u00e9n\u00e9r\u00e9s jusqu\u2019au plan du d\u00e9tecteur collectant les charges. Le dispositif fonctionne ainsi comme une \u00ab\u00a0chambre \u00e0 projection temporelle\u00a0\u00bb (Time Projection Chamber\u00a0\u00bb ou TPC en anglais).<\/p>\n

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Reconstitution des trajectoires en trois dimensions. Pour les trajectoires repr\u00e9sent\u00e9es en nuances de jaune \u00e0 rouge : la couleur indique la hauteur (Z) de la trace. Pour les trajectoires repr\u00e9sent\u00e9es en nuances de vert, bleu et rouge (sur le plan X-Y), plus la couleur est chaude, plus il y a d\u2019\u00e9lectrons collect\u00e9s.<\/p><\/div>\n

Les \u00e9lectrons sont ensuite collect\u00e9s sur un plan pixellis\u00e9 recouvert d\u2019un d\u00e9tecteur Micromegas qui augmente le nombre d\u2019\u00e9lectrons afin d\u2019en am\u00e9liorer la d\u00e9tection. La faible densit\u00e9 des cibles gazeuse permet de \u00ab\u00a0voir\u00a0\u00bb des produits de r\u00e9action de faible \u00e9nergie tout en garantissant un taux de r\u00e9action important de par leur grande profondeur. Ce d\u00e9tecteur est donc particuli\u00e8rement adapt\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9tude de noyaux radioactifs produits en faible quantit\u00e9. Si le principe de fonctionnement du dispositif est similaire \u00e0 celui de d\u00e9tecteurs d\u00e9j\u00e0 exploit\u00e9s avec succ\u00e8s au GANIL par le pass\u00e9 (cible active MAYA ou le prototype de ACTAR), la particularit\u00e9 du dispositif ACTAR TPC est d\u2019offrir une meilleure r\u00e9solution dans la reconstruction des trajectoires et dans l\u2019identification des produits de r\u00e9action. Les pixels du plan de d\u00e9tection sont des carr\u00e9s de 2 mm de c\u00f4t\u00e9 r\u00e9partis sur une surface de 25,6×25,6 cm2, pour un total de 16 384 voies de d\u00e9tection. Il devrait ainsi permettre d\u2019\u00e9tudier avec beaucoup plus de pr\u00e9cision qu\u2019auparavant les m\u00e9canismes de r\u00e9action nucl\u00e9aire (transfert de nucl\u00e9ons, fission, fusion-\u00e9vaporation\u2026), ainsi que la structure du noyau par l\u2019\u00e9tude de tous les produits de r\u00e9action.<\/p>\n

Dans le futur\u2026
\n<\/strong>Ce premier test confirme le bon fonctionnement du d\u00e9tecteur. Quatre exp\u00e9riences sont d\u2019ores et d\u00e9j\u00e0 pr\u00e9vues au GANIL avec l\u2019\u00e9tude de la d\u00e9croissance 2-protons (ph\u00e9nom\u00e8ne rare) du\u00a054<\/sup>Zn ou encore de la structure du\u00a018<\/sup>Ne (noyau d\u2019int\u00e9r\u00eat astrophysique).<\/p>\n

Le projet ACTAR TPC<\/em><\/strong><\/p>\n

ACTAR-TPC est financ\u00e9 dans le cadre d\u2019un programme europ\u00e9en de soutien \u00e0 la recherche appel\u00e9 ERC (European Research Council), suite au projet d\u00e9pos\u00e9 par G.F. Grinyer en 2014. Coordonn\u00e9 par le GANIL, ACTAR TPC est construit par des chercheurs et ing\u00e9nieurs de l’IN2P3 et du CEA. Cet \u00e9quipement sera utilis\u00e9 par une collaboration internationale.
\nIl associe diff\u00e9rents laboratoires fran\u00e7ais (Centre d\u2019Etudes Nucl\u00e9aires de Bordeaux-Gradignan) et \u00e9trangers (universit\u00e9 K.U. Leuven en Belgique et Universit\u00e9 de Santiago de Compostella en Espagne).<\/em><\/p>\n

L\u2019\u00e9lectronique a quant \u00e0 elle \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e au sein du projet GET qui a \u00e9t\u00e9 financ\u00e9 par une bourse ANR (financement de l\u2019Agence Nationale de le Recherche) jusqu\u2019en 2015. ACTAR TPC a profit\u00e9 de ce d\u00e9veloppement d\u00e9di\u00e9 aux syst\u00e8mes \u00e0 grand nombre de voies de d\u00e9tection.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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