Les techniques de physique atomique, celles autour des lasers ou des cryostats en particulier, sont essentielles dans la recherche en physique nucléaire. Elles interviennent soit dans le processus de production et de manipulation des faisceaux d’ions radioactifs, soit dans la détermination de leurs propriétés nucléaires (comme les moments électromagnétiques) via l’interaction hyperfine.
Les sources d’ionisation résonnante par laser (RILIS) font partie intégrante des installations ISOL du monde entier. Elles permettent de réaliser une ionisation sélective des éléments et d’améliorer considérablement la pureté des faisceaux radioactifs de faible énergie, ce qui est essentiel pour tout type d’expérience. Dans l’installation ALTO à Orsay, le dispositif RIALTO est dédié à l’ionisation résonnante par laser des produits de photofission.
La spectroscopie laser est également un outil puissant pour déterminer les propriétés nucléaires. Une expérience de spectroscopie laser est en cours de mise en place au niveau du plan focal final du spectromètre S3 dans l’installation SPIRAL2 du GANIL. La ligne de basse énergie de S3 arrêtera et neutralisera les résidus de fusion-évaporation de S3 dans une cellule gazeuse et les sondera par spectroscopie laser d’ionisation résonnante dans un jet de gaz supersonique émergent, ce qui fournira les conditions adéquates pour atteindre la haute résolution spectrale requise pour mesurer la structure hyperfine des isotopes rares.
Enfin, le dispositif POLAREX d’ALTO utilise la structure hyperfine des atomes radioactifs pour orienter leurs spins nucléaires. Les ions sont implantés dans un hôte ferromagnétique situé au centre d’un aimant supraconducteur, lequel crée un champ magnétique local très important et induit un fractionnement Zeeman significatif des niveaux hyperfins. L’hôte est lui-même situé dans un cryostat qui refroidit suffisamment les atomes pour que ne soit peuplé thermiquement que leur état hyperfin de plus basse énergie, et qu’il soient ainsi orientés en spin. L’orientation de spin permet alors de mesurer la corrélation angulaire de l’émission gamma après désintégration bêta comme de réaliser des mesures de résonance magnétique nucléaire, afin d’avoir accès aux propriétés nucléaires de l’espèce implantée ou aux propriétés de l’hôte d’implantation.
