L'étude des noyaux à la drip-line proton est un outil récent et puissant pour sonder la structure nucléaire loin de la vallée de stabilité. En particulier, le phénomène de radioactivité deux protons prédit théoriquement en 1960 a été découvert expérimentalement en 2002. Ce travail de thèse concerne une expérience réalisée au GANIL dans le but d'étudier la radioactivité 2p de 54Zn avec une chambre à projection temporelle, développée pour la détection individuelle de chaque proton et la reconstruction de leur trajectoire en trois dimensions. L'analyse des données a permis de déterminer les corrélations en énergie et en angle entre les deux protons. Celles-ci ont été comparées à un modèle théorique qui prend en compte la dynamique de la décroissance, permettant d'obtenir des informations sur la structure de l'émetteur. La statistique obtenue étant très faible, l'interprétation des résultats reste encore limitée mais ces résultats ouvrent de très belles perspectives sur les études futures des noyaux aux limites d'existence.

La radioactivité deux-protons est un mode de décroissance du noyau atomique ne se produisant que pour des noyaux extrêmement riches en protons, situés au-delà de la limite de cohésion proton des noyaux (drip line). Prédit dans les années 1960, ce phénomène n’a été mis en évidence expérimentalement qu’en 2002 avec l’observation de la décroissance de 45Fe. Jusqu’à maintenant, seuls quatre noyaux se désintégrant par radioactivité deux-protons étaient connus : 45Fe, 48Ni, 54Zn et 19Mg. La recherche de nouveaux émetteurs a été menée lors d’une expérience avec le dispositif EURICA-WAS3ABi au centre RIKEN Nishina en 2015. La décroissance de 59Ge, 63Se, 67Kr et 68Kr a été observée pour la première fois. La radioactivité deux-protons de 67Kr a pu être étudiée ainsi que la décroissance bêta et l’émission retardée de protons de noyaux exotiques de la région. Une chambre à projection temporelle ou TPC (Time Projection Chamber) conçue par le CENBG (2004-2011) a permis d’étudier les corrélations entre les protons pour 45Fe et 54Zn. Une deuxième génération de TPC est développée au sein de la collaboration ACTAR TPC (ACtive TARget for TPC). Ce détecteur doit permettre une vraie reconstruction tridimensionnelle de l’énergie déposée par les particules dans le volume actif, afin d’obtenir une reconstruction des traces plus performantes que l’ancienne TPC. L’électronique générique GET (General Electronics for TPCs) gère le traitement et l’acquisition des signaux. La caractérisation de l’électronique GET ainsi que du démonstrateur de la TPC au CENBG est le deuxième aspect de ce travail de thèse. / Two-proton radioactivity is a decay mode of proton-rich nuclei located beyond the proton nuclear existence limit (drip line). Predicted in the 1960s, this process was observed for the first time in 2002 in the 45Fe decay study. Only four two-proton emitters were known so far: 45Fe, 48Ni, 54Zn and 19Mg. A search for new emitters was performed with the EURICA- WAS3ABi setup at the RIKEN Nishina center in 2015. The decay of 59Ge, 63Se, 67Kr and 68Kr was observed for the first time. Two-proton radioactivity of 67Kr together with the beta and delayed proton decay of exotic nuclei in the region were studied. A time projection chamber (TPC) developed at the CENBG (2004-2011) enabled the study of the correlations between the protons for 45Fe and 54Zn. A second generation of TPC is under construction within the ACTAR TPC (ACtive TARget for TPC) collaboration. This detector enables a reconstruction in three dimensions of the energy deposited in the active volume which allows a more efficient reconstruction of the tracks as compared to the previous TPC. The generic electronics GET (General Electronics for TPCs) manages the processing and acquisition of the signals. The characterisation of the GET electronics and the TPC demonstrator at CENBG is devoted to the second aspect of this PhD work.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude des noyaux déficients en neutrons situés au delà de la drip-line proton. Afin d'étudier le noyau de 15F, une expérience de diffusion élastique résonante d'un faisceau d'ions radioactifs d'14O sur une cible épaisse composée de protons,c'est à dire la réaction 14O(p,14O)p, a été réalisée au GANIL avec un faisceau post-accéléré SPIRAL. La fonction d'excitation du 15F a été mesurée jusqu'à 5.6MeV d'énergie dans le centre de masse et a révélé la présence de trois résonances, dont l'une correspond à un état étroit de parité négative observé pour la première fois. Cet état a été analysé comme pouvant décroître sur deux voies de décroissance, l'une correspondant à l'émission d'un seul proton et l'autre interprétée comme une émission (pγ) procédant via la queue basse énergie d'un état excité de l'14O. L'interprétation des résultats obtenus en terme de structure du noyau et l'existence d'une décroissance deux proton ou (pγ) est discutée.

L’étude des noyaux à la drip-line proton est un outil récent et puissant pour sonder la structure nucléaire loin de la vallée de stabilité. En particulier, le phénomène de radioactivité deux protons prédit théoriquement en 1960 a été découvert expérimentalement en 2002. Ce travail de thèse concerne une expérience réalisée au GANIL dans le but d’étudier la radioactivité 2pde 54Zn avec une chambre à projection temporelle, développée pour la détection individuelle de chaque proton et la reconstruction de leur trajectoire en trois dimensions. L’analyse des données a permis de déterminer les corrélations en énergie et en angle entre les deux protons.Celles-ci ont été comparées à un modèle théorique qui prend en compte la dynamique de la décroissance, permettant d’obtenir des informations sur la structure de l’émetteur. La statistique obtenue étant très faible, l’interprétation des résultats reste encore limitée mais ces résultats ouvrent de très belles perspectives sur les études futures des noyaux aux limites d’existence. / The study of nuclei at the proton drip-line is a recent and efficient tool to prove the nuclearstructure far from stability. In particular, the two proton radioactivity phenomenonpredicted in 1960 has been discovered in 2002. This PhD thesis concerns an experiment realisedat GANIL, in order to study the 2p radioactivity of 54Zn with a time projection chamber,developed for the individual detection of each proton and the reconstruction of their tracksin three dimensions. The data analysis allowed to determine the correlations in energy andangle between the two protons. They have been compared to a theoretical model, which takesinto account the dynamics of the emission, giving information about the structure of theemitter. However, due to the very low statistics, the interpretation of the results is limitedbut these results open very interesting prospects for further studies of nuclei at the limits ofthe existence.