Une pléthore d’observations (écart d’énergie de liaison, énergie élevée du premier état excité, faible probabilité d’excitation, caractère unipolaire du nucléon de valence) attestant d’une part de l’existence des nombres, dits magiques, de protons et de neutrons conférant au noyau atomique une stabilité particulière et d’autre part de la tendance du noyau à présenter à mi-chemin entre les nombres magiques des propriétés typiques d’un rotor de mécanique quantique, a façonné notre description de la structure nucléaire et guidé le développement de modèles nucléaires.
Redu possible par le développement sans précédent des installations de production de faisceaux d’ions radioactifs, l’un des principaux objectifs de recherche de notre pôle a été d’étendre ces observations aux régions des noyaux exotiques et de déduire l’évolution de la structure nucléaire correspondante, en utilisant la théorie nucléaire pour relier cette évolution aux principales composantes de l’interaction nucléon-nucléon, ou pour tester les prédictions de différents modèles nucléaires basés sur des degrés de liberté ab-initio ou phénoménologiques. Afin d’atteindre cet objectif, les chercheurs de notre pôle développent et réalisent des expériences de pointe au niveau national et international, en étant impliqués dans les programmes de recherche des principales installations de production de faisceaux radioactifs dans le monde (FLNR, GSI, ISOLDE, Jyväskylä, RIKEN, TRIUMF et autres), ainsi qu’en exploitant et en construisant les installations françaises de nouvelle génération ALTO et GANIL.
Nos travaux ont permis de mettre en lumière un certain nombre de questions importantes, telles que la disparition de certains nombres magiques dans les noyaux exotiques et l’émergence de nouveaux nombres magiques, l’apparition d’îlots de déformation nucléaire dans les régions de couche moyenne de la carte nucléaire et le phénomène de coexistence de formes, l’apparition de types particuliers de déformation tels que la déformation triaxiale et la déformation asymétrique par réflexion, ainsi que d’explorer de différents modes collectifs du noyau tels que les résonances géantes. De nombreuses propriétés déterminées dans le cadre de nos recherches ont également contribué à une meilleure connaissance de processus astrophysiques, en particulier la nucléosynthèse, soit directement par le biais des données nucléaires mesurées, soit indirectement par le biais de modèles nucléaires plus contraignants, qui prédisent à leur tour les propriétés de noyaux actuellement impossibles à synthétiser.
Les mesures effectuées font appel à un large éventail d’approches expérimentales.
Techniques à basse énergie
Généralement conduites par nos dans des installations de type ISOL comme ISOLDE, IGISOL@Jyväskylä, ISAC@TRIUMF et ALTO mais aussi parfois dans des installations en vol comme DESPEC/gSPEC@FAIR et RIBF@RIKEN, les expériences à basse énergie utilisent la spectroscopie de désintégration, la spectroscopie laser, la spectrométrie de masse et l’orientation nucléaire pour déterminer les propriétés nucléaires fondamentales. Nos équipes participent activement à différentes collaborations internationales dans ces installations et contribuent à leurs programmes expérimentaux à long terme.
Sur la plateforme ALTO d’Orsay, la spectroscopie de désintégration est réalisée sur la branche basse énergie à l’aide de l’installation BEDO ou sur la branche haute énergie à l’aide de la source de neutrons LICORNE et du réseau NuBall, tandis qu’un certain nombre d’installations complémentaires se préparent à la mise en service en ligne avec des faisceaux radioactifs de basse énergie (LINO, POLAREX et MLLTRAP).
En plus de réaliser des expériences dans les différentes installations, nos équipes sont également très impliquées dans le développement de la prochaine génération d’instruments de physique à basse énergie qui seront utilisés à SPIRAL2, à savoir les installations jour-1 qui seront installées au plan focal de S3 (SIRIUS et la ligne de basse énergie de S3) et l’installation basse énergie DESIR.
Techniques en vol
La spectroscopie gamma rapide et les études de réaction sont cruciales à la fois pour fournir des informations complémentaires sur la structure nucléaire et, dans certains cas, pour offrir les premières données sur les noyaux exotiques à la frontière de la production. Les équipes de notre pôle réalisent des expériences à la fois dans des installations en vol telles que RIBF@RIKEN, GANIL, Jyväskylä (combinées aux séparateurs de recul RITU et MARA), ainsi que dans des installations ISOL suivant la post-accélération, telles que HIE-ISOLDE.
En outre, nos physiciens et les équipes techniques de l’IJCLab contribuent de manière substantielle au développement de grands réseaux de détecteurs utilisés dans les expériences de physique nucléaire telles que AGATA, PARIS et NuBall.