The neutron-deficient gallium isotopes down to N=32 have had their hyperfine structures and isotope shifts measured via collinear laser spectroscopy using the COLLAPS (COllinear LAser sPectroScopy) beam line. The ground-state spin of 63Ga has been determined as I = 3/2 and its magnetic dipole and electric quadrupole moments were measured to be µ = +1.469(5) µN and Qs = +0.212(14) b respectively. The nuclear moments of 70Ga were measured to be µ = +0.571(2) µN and Qs = +0.105(7) b. New isotope shift results were combined with previously measured values of the neutron-rich isotopes and the changes in mean-square charge radii of the entire gallium isotope chain were investigated. Analysis of the trend in the neutron-deficient charge radii demonstrated that there is no evidence of anomalous charge radii behaviour in gallium in the region of N=32. A sudden increase of the charge radii was observed at the N=50 shell gap and an inversion of the normal odd-even staggering effect was seen at N=40.The development of the CRIS (Collinear Resonant Ionisation Spectroscopy) beam line is reported, detailing the components that have been installed since its proposal in 2008. Results from the first experimental campaign on francium are discussed to present the current operational status of CRIS. Initial results demonstrate an experimental efficiency of 1:70, collisional background rate of 1:10^5 and a resolution of 1.5 GHz. Analysis of the 221Fr data provided an experimental accuracy of measurements using CRIS, with 44 MHz for the A(7s 2S1/2) hyperfine coefficients and 360 MHz for the isotope shifts. The A(7s 2S1/2) hyperfine coefficients and isotope shifts were measured for 207,211,220,221Fr and show good agreement with literature values. The isotope shifts were combined with literature values to determine the atomic factors for the 7s 2S1/2 to 8p 2P3/2 atomic transition so that changes in the mean-square charge radii could be extracted and compared with literature. The results demonstrate the successful commissioning of the CRIS experiment.

Le travail présenté porte sur les progrès récents d'expériences de spectroscopie atomique sur césium et francium, visant à des mesures précises de violation de parité (PV) dans ces atomes. Dans le cadre d'une “thèse en cotutelle”, le candidat s'est consacré d'une part aux mesures PV préliminaires (8% de précision) de l'actuelle expérience Cs au LKB à Paris, et d'autre part à la préparation d'un échantillon d'atomes radioactifs de Fr (production et piégeage) aux LNL (INFN) en Italie. Ces deux expériences sont à des stades très différents. Les mesures présentées pour le Cs s'inscrivent en fait dans la lignée d'un travail commencé en 1991, pour la détection de PV par émission stimulée. L'expérience italienne est par contre à ses débuts: pour pouvoir sonder les propriétés du Fr, instable, il faut d'abord produire et rassembler un nombre suffisant d'atomes. La conception de montages PV qui ont démontré leur validité sur le césium constitue une solide base de départ pour le cas du francium.

Ce travail porte sur l'étude d'isotopes de cesium (118,146Cs) et de francium (207-213Fr et 220-228Fr) par spectroscopie atomique hyperfine et sur l'interprétation de ces résultats du point de vue nucléaire. Les grandeurs nucléaires mesurées sont : le spin, le moment magnétique, le moment quadrupolaire électrique et le rayon carré moyen de charge. La technique employée, basée sur le pompage optique hyperfin à l'aide d'un laser accordable, puis la sélection magnétique des atomes est décrite dans la première partie. Les résultats de ces mesures atomiques y sont également présentés. Dans la seconde partie, ces résultats sont interprétés dans le cadre de modèles nucléaires. Les déformations des isomères des césiums légers sont comparées aux valeurs obtenues par un calcul théorique auto-consistant. Les isotopes de francium lourds se trouvent dans une région où est prédite l'existence de déformations octupolaires statiques. L'effet pair-impair mesuré sur le rayon carré moyen est anormal dans cette région. Mais les résultats expérimentaux ne permettent pas de conclure définitivement quant à la nature de ces déformations.