Ce travail de thèse a été consacré à l'étude des noyaux avec quelques trous dans la fermeture de couche N = 82, qui présente une très riche variété d'excitations à hauts spins. La particularité de ces noyaux est la présence de coexistence de forme (sphérique et/ou triaxiale) à des spins très élevés. Durant ma thèse, j’ai analysé une expérience effectuée avec le multidétecteur Euroball à l’IPHC (Strasbourg) pour l'étude des états de haut spin dans le noyau ¹⁴¹Nd, peuplé en utilisant la réaction de fusion-évaporation : ⁹⁶Zr (⁴⁸Ca, 3n). Nous avons identifié plusieurs bandes à spin élevé et développé le schéma de niveaux jusqu'à une énergie d'excitation et spin de l’ordre de 19 MeV et 81/2⁻ respectivement, qui sont bien plus élevés par rapport à celui publié précédemment (9.4 MeV et 49/2h). Trois nouvelles bandes dipôlaires et trois nouvelles bandes rotationnelles quadrupolaires ont été identifiées. La séquence principale yrast a aussi été étendue jusqu’au spin 61/2⁻.Nous avons réalisé des calculs théoriques détaillés des bandes observées, en intégrant, pour la première fois, les résultats qu’on a obtenus par les modèles Cranked Nilsson-Strutinsky (CNS) et Tilted Axis Cranking (TAC). Une interprétation cohérente de la plupart des bandes observées a été réalisée, qui semblent être basées sur des minimas d’énergies presque sphérique pour les séquences principales, légèrement déformée pour les bandes dipoalires et triaxiale déformée pour les bandes quadrupolaires. La structure de niveau observée dans le noyau ¹⁴¹Nd révèle la capacité des noyaux avec quelques trous dans la fermeture de couche N = 82 à acquérir des formes différentes de tourner autour d'un axe principal ou d'un axe incliné par rapport au système de référence intrinsèque, comme dans le cas des noyaux ¹³⁸Nd et ¹⁴⁰Nd récemment étudiés par notre groupe. Tous ces résultats représentent donc un fort soutien à l'existence de la forme nucléaire triaxiale stable à hauts spins dans cette région de masse. / This PhD work was devoted to the study of exotic nuclear rotation and stable triaxiality at very high spin. In, nuclei with a few holes in the N = 82 shell closure, which exhibit a large variety of excitations at medium and high spins. The peculiar feature of these nuclei is the existence of coexisting shapes, spherical and triaxial, up to very high spins.During my PhD I analyzed an experiment performed with the Euroball multidetector at IPHC (Strasbourg) for the study of high-spin states in ¹⁴¹Nd populated using the ⁹⁶Zr (⁴⁸Ca, 3n) fusion-evaporation reaction. We have identified several high-spin bands and developed the level scheme up to an excitation energy and spin of 19 MeV and 81/2⁻ , respectively, which are much higher than previously published (9.4 MeV and 49⁄2 ℏ). Three new dipole bands and three new ΔI = 2 rotational bands have been identified. The main yrast sequence was extended up to spin 61/2⁻.A detailed interpretation of the observed bands was performed, for the first time, using theoretical calculations with Cranked Nilsson-Strutinsky (CNS) and the Tilted Axis Cranking (TAC) models. A consistent interpretation of most of the observed bands was realized. They appear to be based on nearly spherical for the main sequence, slightly deformed for the dipole bands and triaxially deformed minima for the ΔI = 2 bands. The observed level structure of ¹⁴¹Nd reveals the capability of the nuclei with a few holes in the N = 82 shell closure to acquire different shapes and to rotate around a principal or a tilted axis relative to the intrinsic reference system, as in the case of the ¹³⁸Nd and ¹⁴⁰Nd nuclei recently studied by our group.

Estados Nucleares isoméricos são estados que decaem com vidas-médias longas ( T1/2 > 10 ns) e revelam, em geral, uma grande mudança no momento angular no seu decaimento, um pequeno elemento de matriz ou uma baixa energia de transição. Através da medida da vida-média de estados nucleares é possível obter informações sobre a função de onda desse estado, representando um teste rigoroso para modelos nucleares. Neste trabalho foi utilizado um sistema desenvolvido no Laboratório Aberto de Física Nuclear (LAFN) da Universidade de São Paulo chamado SIStema para Medida de Estados Isoméricos (SISMEI), que utiliza coincidência atrasada entre partículas evaporadas numa reação nuclear e raios gama emitidos pelo estado isomérico. O SISMEI consiste de cintiladores plásticos para detecção das partículas, detectores de germânio hiperpuro (HPGe) e iodeto de sódio (NaI(Tl)) para raios gama, associados a uma eletrônica de coincidência, instalado no acelerador Pelletron (8UD) do LAFN. Neste trabalho, realizou-se um experimento para medir o estado isomérico 7(-) (E = 1229,87(4) keV) do 68Ga. A tomada de dados durou cerca de 80 horas com uma taxa de eventos de aproximadamente 80000 contagens por hora. O resultado obtido foi T 1/2 = 60, 8(11) ns, que é compatível com os resultados experimentais de outros trabalhos, porém, mais preciso. A estrutura desse núcleo foi calculada através do Modelo de Camadas em Larga Escala considerando-se duas interações residuais diferentes FPG e JUN45; os resultados foram comparados entre si, juntamente com os valores obtidos em outros trabalhos. Os cálculos realizados com o Modelo de Camadas reproduziram relativamente bem a energia e a ordem dos estados excitados do 68Ga, a interação FPG conseguiu descrever melhor a probabilidade de transição quadrupolar elétrica B(E2) diretamente ligada à vida-média do estado. / Isomeric nuclear states are nuclear states which decay with long lifetimes (T1/2 > 10 ns); their study generally reveals, a large change in angular momentum in its decay, a small matrix element or a small transition energy. By measuring lifetimes of isomeric states it is possible to obtain information about this states wave function, being a robust test for nuclear models. In this work, a system developed at the Laboratório Aberto de Fsica Nuclear (LAFN) of University of São Paulo called System for the Measurement of Isomeric States (SISMEI) was utilized. Delayed coincidence between evaporated particles in a nuclear reaction and the delayed gamma-rays emitted from the isomeric state was used to measure lifetimes. SISMEI is composed of plastic scintillators for particle detection, hiperpure germanium detectors (HPGe) and sodium iodide (NaI(Tl)) for gamma-ray detection, coupled to a coincidence system, located on 30A beam line of the Pelletron (8UD) accelerator - LAFN. In the present work, an experiment to measure the 7 (-) (E = 1229.87(4) keV) isomeric state of 68Ga was performed. The experiment took about 80 hours with an event rate of about 80000 counts per second. The measured value was T 1/2 = 60.8(11) ns, which is compatible, but more accurate, with experimental results of other authors. The nuclear structure of this nucleus was calculated with the Large Scale Shell Model by using two different residual interactions FPG and JUN45; the results were compared with the known values. The structure calculated with LSSM described the energy states and the order of excited states relatively well; the FPG interaction was capable to describe better the quadrupolar electrical transition probability B(E2), which is direct related to predicting the state lifetime.

L'existence de noyaux triaxiaux a fait l'objet d'un débat de longue date. La possibilité de la triaxialité mole et rigide a été proposée très tôt, et de nombreuses études théoriques et expérimentales ont été consacrées à ce phénomène intrigant. Plus récemment, deux marqueurs uniques de la triaxialité dans les noyaux ont été intensivement étudiés : le mouvement d'oscillation de l'axe de rotation (wobbling) et la chiralité dynamique. Ces types exotiques de mouvement ont été observées dans des régions spécifiques du tableau nucléaire : le mouvement d'oscillation dans les noyaux de Lu impair-pair avec A ~ 160, la chiralité principalement dans les noyaux impair-impair et pair-impair avec A ~ 130. Nous avons récemment étudié les noyaux de Nd à très hauts spins et identifié plusieurs bandes, qui ont été interprétées comme la manifestation de divers types de mouvement collectif : rotation suivant un axe incliné, rotation suivant les axes longs et courts, mouvement de wobbling et bandes chirales. Un autre phénomène révélé par nos résultats récents sur les noyaux de Nd avec seulement quelques trous neutroniques par rapport à la fermeture de couche N = 82, est la coexistence de forme. En effet, ces noyaux sont prévus pour avoir des isomères de hauts spins construis sur une forme sphérique, coexistant avec des bandes triaxiales, ou des formes très voire super-déformées . Ma thèse se compose de deux expériences. Tout d'abord, j'ai préparé, exécuté et analysé une expérience réalisée au « Research Center of Nuclear Physics » (RCNP) de l' Université d'Osaka . Cette expérience visait à étudier les isomères de hauts spins et à développer les schémas de niveaux des noyaux de 135La, 136La et 136Ba. Nous avons utilisé un faisceau radioactif de 17N de 80 MeV créé par la réaction directe de 18O sur une cible 9Be et sélectionné à l'aide d'un spectromètre achromatique. Le faisceau radioactif de 17N bombardait une cible de 124Sn de 20 mg/cm2 d'épaisseur pour produire les noyaux d'intérêt par une réaction de fusion-évaporation. Cette thèse présente les résultats obtenus pour le 135La, qui comprennent la construction et la discussion du schéma de niveau et la mesure de la durée de vie de deux isomères connus. La deuxième partie de la thèse consiste en l'analyse de deux expériences différentes réalisée en utilisant la même combinaison de faisceau-cible 48Ca + 96Zr à une énergie légèrement différentes et deux dispositifs expérimentaux différents, EUROBALL et JUROGAM II + RITU + GREAT, pour étudier les isotopes du néodyme de 138Nd à 141Nd. Mon travail a été axé sur les noyaux pair-pair de 138Nd et 140Nd, avec un accent particulier sur le 140Nd. La multitude de bandes de spin élevé observées dans ce noyau sont discutées dans le cadre du modèle « Cranked Nilsson - Strutinsky » (CNS) et du modèle « Tilted Axis Cranking » (TAC). Les bandes de hauts spins observées dans les noyaux de 138-141Nd sont toutes interprétées comme basées sur un minimum d'énergie associé à une déformation triaxiale. Elles représentent donc un fort soutien à l'existence de la forme nucléaire triaxiale stable à hauts spins. L'isomère de haut spin 27– a également été identifié dans le 140Nd qui, combinée avec l'isomère 20+ précédemment connu dans le même noyau va permettre d'extraire pour la première fois une valeur expérimentale de la différence d'énergie entre les orbitales πh11/2 et π(d5/2g7/2) à hauts spins. / The existence of triaxial nuclei has been the subject of a long standing debate. The possibility of soft and rigid triaxiality has been proposed very early, and many theoretical and experimental studies have been devoted to this intriguing phenomenon since then. More recently two unique fingerprints of triaxiality in nuclei have been intensively studied : the wobbling motion and the dynamic chirality. These exotic types of motion were observed in specific regions of the nuclear chart : the wobbling motion in the odd-even Lu nuclei with A ∼ 160, the chirality primarily in the odd-odd and odd-even nuclei with A ∼ 130 nuclei. We have recently studied the Nd nuclei up to very high spins and identified several bands, which were interpreted as the manifestation of various types of collective motion : tilted axis rotation, principal axis rotation along the short and long axes, wobbling motion and chiral bands. Another phenomenon revealed by our recent results on the Nd nuclei with neutron numbers just below the N=82 shell closure, is the shape coexistence. In fact, these nuclei are predicted to have high-spin seniority isomers built on a spherical shape, coexisting with bands built on either triaxial, highly or even superdeformed shapes.My PhD consists of two experiments. Firstly I have prepared, performed and analysed an experiment realized at the Research Center of Nuclear Physics (RCNP) of the Osaka University. This experiment was performed to study the isomeric states and to develop the level schemes of the 135La, 136La and 136Ba nuclei. We have used a radioactive 17N beam of 80 MeV created by the stripping reaction of 18O on a 9Be target and selected using an achromatic spectrometer. The 17N radioactive beam bombarded a 20 mg/cm2 124Sn target to produce the nuclei of interest by a fusion-evaporation reaction. The present thesis presents the results obtained for 135La, which include the construction and discussion of the level scheme and the measurement of the lifetime of two known isomers. The second part of the thesis consists in the analysis of two different experiments performed using the same beam-target combination 48Ca + 96Zr at slightly different beam energies and two different settups, EUROBALL and JUROGAM II + RITU + GREAT, to study the neodymium isotopes from 138Nd to 141Nd. My work was focused on the even-even 138Nd and 140Nd nuclei, with special emphasis on 140Nd, which is discussed in the present thesis. The multitude of high-spin bands observed in this nucleus are discussed in the framework of Cranked Nilsson-Strutinsky (CNS) and Tilted Axis Cranking (TAC) models. The observed high-spin bands in 138−141Nd which are consistently interpreted as based on an energy minimum at triaxial deformation, represent a strong support for the existence of stable triaxial nuclear shapes at high spins. A 27– high-spin isomer has also been identified in 140Nd, which combined with the previous known 20+ isomer in the same nucleus allow to extract for the first time an experimental value for the energy difference between the πh11/2 and π(d5/2g7/2) orbitals at high spins.

Estados Nucleares isoméricos são estados que decaem com vidas-médias longas ( T1/2 > 10 ns) e revelam, em geral, uma grande mudança no momento angular no seu decaimento, um pequeno elemento de matriz ou uma baixa energia de transição. Através da medida da vida-média de estados nucleares é possível obter informações sobre a função de onda desse estado, representando um teste rigoroso para modelos nucleares. Neste trabalho foi utilizado um sistema desenvolvido no Laboratório Aberto de Física Nuclear (LAFN) da Universidade de São Paulo chamado SIStema para Medida de Estados Isoméricos (SISMEI), que utiliza coincidência atrasada entre partículas evaporadas numa reação nuclear e raios gama emitidos pelo estado isomérico. O SISMEI consiste de cintiladores plásticos para detecção das partículas, detectores de germânio hiperpuro (HPGe) e iodeto de sódio (NaI(Tl)) para raios gama, associados a uma eletrônica de coincidência, instalado no acelerador Pelletron (8UD) do LAFN. Neste trabalho, realizou-se um experimento para medir o estado isomérico 7(-) (E = 1229,87(4) keV) do 68Ga. A tomada de dados durou cerca de 80 horas com uma taxa de eventos de aproximadamente 80000 contagens por hora. O resultado obtido foi T 1/2 = 60, 8(11) ns, que é compatível com os resultados experimentais de outros trabalhos, porém, mais preciso. A estrutura desse núcleo foi calculada através do Modelo de Camadas em Larga Escala considerando-se duas interações residuais diferentes FPG e JUN45; os resultados foram comparados entre si, juntamente com os valores obtidos em outros trabalhos. Os cálculos realizados com o Modelo de Camadas reproduziram relativamente bem a energia e a ordem dos estados excitados do 68Ga, a interação FPG conseguiu descrever melhor a probabilidade de transição quadrupolar elétrica B(E2) diretamente ligada à vida-média do estado. / Isomeric nuclear states are nuclear states which decay with long lifetimes (T1/2 > 10 ns); their study generally reveals, a large change in angular momentum in its decay, a small matrix element or a small transition energy. By measuring lifetimes of isomeric states it is possible to obtain information about this states wave function, being a robust test for nuclear models. In this work, a system developed at the Laboratório Aberto de Fsica Nuclear (LAFN) of University of São Paulo called System for the Measurement of Isomeric States (SISMEI) was utilized. Delayed coincidence between evaporated particles in a nuclear reaction and the delayed gamma-rays emitted from the isomeric state was used to measure lifetimes. SISMEI is composed of plastic scintillators for particle detection, hiperpure germanium detectors (HPGe) and sodium iodide (NaI(Tl)) for gamma-ray detection, coupled to a coincidence system, located on 30A beam line of the Pelletron (8UD) accelerator - LAFN. In the present work, an experiment to measure the 7 (-) (E = 1229.87(4) keV) isomeric state of 68Ga was performed. The experiment took about 80 hours with an event rate of about 80000 counts per second. The measured value was T 1/2 = 60.8(11) ns, which is compatible, but more accurate, with experimental results of other authors. The nuclear structure of this nucleus was calculated with the Large Scale Shell Model by using two different residual interactions FPG and JUN45; the results were compared with the known values. The structure calculated with LSSM described the energy states and the order of excited states relatively well; the FPG interaction was capable to describe better the quadrupolar electrical transition probability B(E2), which is direct related to predicting the state lifetime.

Cette thèse porte sur l'étude de différents aspects de la physique nucléaire depuis les basses énergies jusqu'aux énergies intermédiaires. Pour les basses énergies, où la matière nucléaire est essentiellement constituée de nucléons en interaction, la partie I traite de la fusion-fission des noyaux super-lourds, et la partie II des règles de somme associées aux interactions de type Skyrme. Pour les énergies intermédiaires, la matière nucléaire étant alors considérée comme une phase hadronique principalement constituée de pions, la partie III se focalise sur l'hydrodynamique relativiste de la matière nucléaire avec brisure spontanée de symétrie chirale. Dans la partie I, on s'intéresse à la formation puis à la désexcitation des noyaux super-lourds. On étudie donc la formation du noyau composé avec effets de mémoire. Pour la désexcitation d'un noyau super-lourd, l'existence d'un puits isomérique dans la barrière de potentiel change la dynamique de désexcitation et augmente les temps de fission. Cette dernière étude pourrait être utile à l'étude de la dynamique de la fission des actinides. Dans la partie II, les règles de somme M1 et M3 associées aux potentiels phénoménologiques de type Skyrme sont calculées à partir de leurs définitions intrinsèques. On détermine alors M1 jusqu'au niveau tensoriel et M3 avec potentiel central. Dans la partie III, pour le traitement hydrodynamique de la matière hadronique appliqué aux collisions d'ions lourds on peut, en première approximation, écarter les modifications induites par la brisure spontanée de symétrie chirale mais pas celles dues à l'aspect dissipatif. / This study focuses on different aspects of nuclear physics from low energies to intermediate ones. For the low energies, the nuclear matter is essentially constituted from interacting nucleons. Part I is on the fusion-fission of super-heavy elements, while Part II is on the Skyrme interactions-associated sum rules. In the case of the intermediate energies, where the nuclear matter is considered as being an hadronic phase mainly constituted from pions, Part III is focused on nuclear matter relativistic hydrodynamics with spontaneous chiral symmetry breaking. In Part I, the formation and the desexcitation of super-heavy nuclei are being studied. We analyzed the formation of compound nuclei including the memory effects. For super-heavy nuclei desexcitation, the existence of isomeric state within the potential barrier modifies the desexcitation dynamics and increases the fission time. This latter study could be useful for the study of the actinides fission. In Part II, the phenomenological Skyrme effective interactions- associated M1 and M3 sum rules are being calculated based on their intrinsic definitions. We identify then M1 up to the tensorial level and M3 with central potential. In Part III, as for the hadronic matter hydrodynamics being applied to heavy ions collisions, and as a first approach only, we can neglect spontaneous chiral symmetry but certainly not the dissipative impact.