Les éléments super-lourds, instables, n’existent pas dans la nature et ne sont synthétisés dans les expériences sur accélérateurs qu’en infimes quantités, et en même temps qu’une multitude d’autres produits de réactions nucléaires. Aussi, pour qu’une expérience sur les super-lourds ait une chance de réussir, deux conditions doivent être remplies : avoir la capacité de sélectionner les événements correspondant à la production des noyaux d’intérêt et avoir la capacité de détecter ces noyaux avec une efficacité maximale.
L’un des principaux thèmes de recherche de l’installation SPIRAL2-GANIL est la synthèse de noyaux super-lourds par des réactions de fusion-évaporation et leur étude à l’aide de différentes techniques expérimentales. Après leur production, en cible mince et sous faisceau intense, les noyaux d’intérêt, émis en vol, sont dirigés vers la zone de leur détection par le Spectromètre Super Séparateur (S3), qui les sépare du faisceau primaire intense n’ayant pas interagi, et des autres produits de la réaction. Au plan focal de S3, l’ensemble de détection SIRIUS (Spectroscopy & Identification of Rare Isotopes Using S3) permettra à la fois d’identifier en vol les noyaux super-lourds et de détecter leur désintégration radioactive avec une très grande efficacité. Il s’agit de l’un des deux dispositifs qui permettront d’étudier les noyaux exotiques délivrés par S3 lors de ses premières campagnes expérimentales, l’autre équipant la branche de basse énergie de S3.
SIRIUS a été assemblé en 2021 et a depuis été testé avec diverses sources radioactives hors ligne. En juin 2023, il a été installé sur l’une des lignes de faisceaux de basse énergie du GANIL et des tests en faisceau ont pu être réalisés pour la première fois, avec un faisceau d’uranium de 0,43 MeV/nucléon.
Après avoir traversé la feuille émissive du détecteur d’électrons secondaires (SED) de la boîte de diagnostic de S3, les ions d’uranium ont été implantés dans un “ancien” détecteur à bandes (strip) de silicium double face (DSSD) de la collaboration SIRIUS. Des informations sur l’énergie, ainsi que des corrélations de position et de temps entre le SED et les bandes du DSSD, ont été acquises pendant environ une journée. Ces données nous permettront d’évaluer les capacités temporelles de SIRIUS et l’effet du détecteur SED sur le faisceau transmis à SIRIUS. La première image du profil du faisceau d’uranium, tel qu’il est vu par le DSSD, est présentée ci-dessous.
Article par Araceli Lopez-Martens pour la collaboration SIRIUS (CEA, GANIL, IJCLab, IPHC)