Cette thèse entre dans le cadre de l'étude des noyaux loin de la vallée de stabilité produits au GANIL par fragmentation du projectile aux énergies intermédiaires. Elle comprend deux parties. La première concerne l'étude des noyaux exotiques très légers ayant des nombres de neutrons proches de 14. C'est la première fois que la méthode spectroscopie gamma en-ligne par fragmentation du projectile est utilisée avec des faisceaux incidents radioactifs au GANIL. Ainsi les performances et les limitations de cette méthode ont pu être établies. 40 noyaux différents ont été produits et étudiés en même temps. Une forte dépendance dans les peuplements des états excités en fonction du type de projectile a été observée. Des informations nouvelles sur la structure ont pu être obtenues pour les isotopes de 14,15B, 17,18,19,20C, 18,19,20,21,22N, 22,23,24O, 24,25,26F, 29Ne. Les schémas de niveaux établis ont été comparés aux prédictions du modèle en couches. En particulier l'énergie de 1588(20) keV trouvée pour le premier état excité 2+ dans 20C ainsi que l'inexistence d'un état lié dans 24O a montré que l'interaction proton-neutron joue un rôle très important dans la structure de ces noyaux.<br> Dans la deuxième partie, une expérience concernant les noyaux isomères riches en neutrons autour de 68Ni produits par le spectromètre LISE est présentée. C'est la première fois que la méthode "fast timing" est appliquée à l'étude des noyaux produits par la fragmentation du projectile. Des temps de vie entre quelques dizaines de picosecondes et quelques nanosecondes ont été mesurés avec une grande précision pour plusieurs niveaux dans les noyaux 67,69,90Ni et 71,72Cu. Ces résultats ont permis de vérifier les prédictions du modèle en couches pour plusieurs transitions de type E2 et leurs probabilités de transitions B(E2) associées.

Ce travail porte sur la mesure de temps de fission par la technique d'ombre dans les monocristaux et l'interprétation de ces temps en termes de dissipation nucléaire. Nous avons étudié la fission de noyaux voisins du plomb dans la réaction ^(208)Pb+Si à 29 MeV/u à GANIL. La fission est sélectionnée par identification des numéros atomiques Z_(1) et Z_(2) des deux fragments de fission F_(1) et F_(2). La mesure de la distribution angulaire du fragment F_(1) émis avec une vitesse presque parallèle à la direction de l'axe <110>du monocristal de silicium permet d'accéder aux effets d'ombre. Cette distribution présente un creux dans la direction de l'axe <110>dont le taux de remplissage et la forme dépendent directement du temps mis par le noyau pour fissionner. La sélection événement par événement de l'énergie d'excitation s'est faite à l'aide de la réponse rapide d'ORION, un détecteur 4\pi de neutrons, et a permis un suivi des creux de blocage avec l'énergie d'excitation. Les taux de remplissage montrent des évolutions avec l'énergie d'excitation qui dépendent de la valeur de Z_(1)+Z_(2). Pour Z_(1)+Z_(2)\leq 82 et E^(*)<350 MeV, nous observons l'existence de composantes de temps de vie longs (\tau >3\times 10^(-19)s) dans les distributions de temps de fission. Une simulation des creux de blocage (incluant l'effet des émissions de post-scission) pour différents temps de vie \tau a permis d'accéder soit à la forme de la distribution des temps de fission (cas de forte statistique), soit uniquement à la valeur moyenne des temps de fission (faible statistique). Les temps longs mesurés pour le plomb ont été comparés aux temps mesurés dans une expérience similaire pour de la fission de l'uranium. L'ensemble de ces temps a été interprété dans le cadre d'approches statistiques de la fission incluant la dissipation nucléaire. Pour l'uranium, avec E^(*)\leq 250 MeV, et pour le plomb, avec 130\leq E^(*)\leq 270 MeV, les temps de fission ont été trouvés compatibles avec des coefficients de dissipation relativement élevés, \beta \geq 2\times 10^(21)s^(-1).

La mesure des masses des noyaux permet d'obtenir l'énergie de liaison qui reflète toutes les interactions régnant au sein du noyau atomique. Pour les noyaux N=Z, l'énergie de liaison présente une singularité qui peut être reproduite par l'ajout d'un terme de Wigner dans les formules de masses. Cet effet est étudié par l'intermédiaire de l'interaction neutron-proton qui présente un excédent pour les noyaux N=Z qui tend à disparaître pour les noyaux pair-pair lorsque le nombre de masse A augmente. Cependant, pour les noyaux N=Z impair-impair, l'interaction neutron-proton tend à se stabiliser au delà de A=40 avec un excédent d'environ 2 MeV. Une mesure de la masse atomique du noyau N=Z=37 74Rb a été réalisée avec le spectromètre à radiofréquence MISTRAL qui est installé au CERN. La fréquence cyclotron du 74Rb à l'intérieur d'un champ magnétique est mesurée en la synchronisant avec la fréquence d'un champ électrique, qui module l'énergie cinétique des ions. Cette fréquence cyclotron est comparée à celle d'un noyau de référence, de masse bien connue, à l'intérieur du même champ magnétique et le rapport des deux fréquences donne le rapport des deux masses atomiques. Cette mesure dont la précision obtenue est de 116 keV, a confirmé la stabilisation de l'interaction neutron-proton pour les noyaux N=Z impair-impair. Différentes formules de masses ont été étudiées et l'interaction neutronproton a été calculée à partir des masses prédites par ces formules puis comparée aux valeurs expérimentales. En particulier, le modèle IBM-4, basé sur la symétrie SU(4) a été utilisé pour calculer les masses des noyaux N=Z et des noyaux pair-pair et ainsi en déduire l'interaction neutron-proton pour les noyaux N=Z pair-pair. Un autre point intéressant du 74Rb est sa décroissance super-permise vers le 74Kr dont l'énergie et la demi-vie permettent de calculer la constante de couplage vecteur de la théorie électrofaible, qui est supposée indépendante du noyau par l'hypothèse CVC.

L'exploration de la vallée de stabilité dans la direction des isospins est actuellement un enjeu très important en physique nucléaire. Dans ce cadre, les mesures de masses sont de très bonnes indications des changements de structures nucléaires et permettent la contrainte, loin de la stabilité, des modèles existants. Ce travail est consacré à l'étude de la région riche en neutrons autour de ^32_12Mg_20, nucléide radioactif de très courte durée de vie (95 ms). MISTRAL est un spectromètre à radiofréquence et à transmission en ligne installé au CERN à ISOLDE au cours de l'été 1997. La mesure de masse s'effectue par la mesure de la fréquence cyclotron de l'ion tournant dans un champ magnétique homogène comparée à celle d'un ion de référence. Cette méthode permet des mesures de masse très rapides et très précises (quelques 10−7). Des mesures de la masse de 25,26Ne et 32Mg ont été effectuées en 1999. L'analyse a été rendue complexe par la présence de nombreux isobares dans le faisceau radioactif. La masse de 32Mg a été trouvée plus liée de 280 keV par rapport aux tables. Les valeurs de MISTRAL pour les trois nucléides sont plus précises et ont donc le plus grand poids dans la nouvelle évaluation. La zone de déformation de la région étudiée est renforcée. La fermeture de couche à N = 20 semble disparaître pour ces nucléides. Une nouvelle méthode de mesure de masse avec le spectromètre MISTRAL ainsi que des comparaisons à des modèles classiques en physique nucléaire (modèle en couche, modèle de champ moyen, etc.) ont également été étudiées.

Pas de resume disponible

Le travail présenté porte sur deux aspects des méthodes microscopiques variationnelles utilisées de manière extensive dans les calculs de structure nucléaire à basse énergie. La première étude se situe à l'approximation du champ moyen où la formalisation du lien entre la fonction d'onde d'un noyau pair-pair et celle du voisin pair-impair est revisitée. Afin d'en obtenir une description cohérente quelle que soit l'intensité de l'appariement dans le système, l'utilité de la formalisation de ce lien selon un processus en deux étapes est démontrée. La séparation des étapes autorise l'extraction d'effets associés à différents canaux de la force lors de l'ajout d'un nucléon dans la fonction d'onde du système. En particulier, des formules perturbatives évaluant la contribution des termes de la fonctionnelle impairs sous renversement du temps à l'énergie de séparation d'un nucléon en présence et en l'absence d'appariement sont dérivées. Des calculs auto-cohérents valident ensuite le schéma théorique ainsi que les formules d'approximation d'un point de vue quantitatif. Cette première étude se termine par une analyse approfondie de l'oscillation pair/impair des masses dans les noyaux. Le schéma développé permet à nouveau d'identifier la contribution de chacun des canaux de la force à cette observable. La nécessité d'une meilleure connaissance des termes impairs de la fonctionnelle de l'énergie pour conclure quant à la formule de différence de masses la plus apte à isoler le gap d'appariement au niveau de Fermi est identifiée. Ces termes n'étant pas sous contrôle aujourd'hui, c'est au prix d'un travail significatif sur ceux-ci qu'un ajustement précis de la force d'appariement sur l'oscillation pair/impair des masses expérimentales sera possible. La seconde étude porte sur les méthodes de calculs au-delà du champ moyen visant à inclure les corrélations associées aux mouvements de grande amplitude dans le noyaux. Leurs effets sont introduits au moyen de la GCM et de la méthode du champ moyen projeté qui se caractérisent par l'utilisation d'un mélange de fonctions de champ moyen non-orthogonales comme fonction d'essai dans le processus variationnel. Une théorie de perturbation permettant pour la première fois de fonder ces calculs sur une base diagrammatique est développée. Dans le même temps, la resommation des corrélations à deux corps autorise la définition de l'interaction effective minimale renormalisant les divergences associées au cur dur de l'interaction nucléon-nucléon libre dans ce contexte. Procédant à une approximation locale de cette interaction, la première prescription reposant sur des bases théoriques solides est proposée pour la dépendance en densité des forces effectives phénoménologiques à utiliser dans les calculs de mélange de configurations. Traitant d'une autre origine de la dépendance en densité de l'interaction, la possible renormalisation de l'effet des forces à plus de deux corps par une dépendance en la densité mixte est démontrée pour les calculs de mélange de configurations. La forme étendue de la force de Skyrme issue de ces développements formels est alors testée au moyen de calculs de mélange de configurations visant à reproduire le phénomène de coexistence de forme dans le 186Pb.

Dans le cadre de la recherche expérimentale de la formation du plasma de quarks et de gluons dans les interactions entre ions lourds ultrarelativistes, les données obtenues par la collaboration NA50 auprès du SPS au CERN sont analysées. La cible segmentée utilisée par l'expérience NA50 est décrite et analysée en termes d'efficacité d'identification du vertex et de reconnaissance de réinteractions. Les sections efficaces de production des charmonia J/Psi, Psi' (via leur désintégration en paires de muons) et du processus Drell-Yan dans les interactions Pb-Pb à 158 GeV/c par nucléon sont mesurées. La dépendance en énergie transverse E_T des taux de production du J/Psi et du processus Drell-Yan est extraite. La comparaison des sections efficaces extraites avec celles mesurées pour des systèmes plus légers et la comparaison de la dépendance en E_T de la section efficace de production du J/Psi avec les prédictions théoriques issues du modèle de Glauber montrent l'existence d'une suppression anormale du taux de production du J/Psi qui dépend de la centralité des collisions. Cette suppression anormale est mise en rapport avec les modèles théoriques proposés par différents auteurs, décrivant la formation et l'interaction des états liés du charmonium dans un milieu déconfiné ou non déconfiné.

Pas de resume disponible

L'expérience ALICE auprès du LHC permettra la mise en évidence et l'étude de la transition de phase de la matière hadronique ordinaire vers un état de partons déconfinés appelé plasma de quarks et de gluons (Quark Gluon Plasma). La suppression des résonances de saveurs lourdes (J/psi , Upsilon) s'est avérée être la signature la plus prometteuse de la formation d'un QGP dans les collisions d'ions lourds ultrarelativistes. L'observation des états liés J/psi et Upsilon via leur canal de désintégration muonique sera effectuée à l'aide d'un spectromètre avant dont le trajectographe est un ensemble de dix chambres à cathodes segmentées (Cathode Pad Chambers) réparties en 5 stations. Dans ce travail de thèse, nous avons développé un modèle de CPC dont l'originalité repose sur une lecture parallèle de la charge. Les paramètres et la géométrie des chambres ont été optimisés pour la station 3. Une simulation complète a permis de calculer le taux d'impact multiples attendu et de proposer une méthode de déconvolution adaptée. L'effet du champ magnétique dipolaire sur la résolution spatiale intrinsèque des chambres a également été évalué. Les performances déduites de la simulation sont confirmées par les résultats expérimentaux issus de tests sous faisceau de prototypes au CERN. La mesure des paires de muons sera contaminée par le bruit de fond des interactions faisceau-gaz résiduel. Le niveau de ce bruit de fond est plusieurs ordres de grandeur supérieur au signal de physique en mode p-p, référence pour l'étude des collisions p-A et A-A. Afin de valider le signal de trigger dimuons dans les collisions pp, la Collaboration ALICE a récemment décidé d'équiper le spectromètre d'un compteur de déclenchement de niveau zéro (V0). Les étapes de la conception de l'hodoscope de scintillateurs V0 sont présentées dans cette thèse.

Un des objectifs de la physique des ions lourds aux énergies ultra-relativistes est la mise en évidence et la caractérisation d'une nouvelle phase de matière, le plasma de quarks et de gluons (QGP). L'une des signatures est la suppression des résonances de haute masse (J/psi,upsilon) et, en particulier, celle du upsilon, qui ne pourra être observée, (au travers de sa désintégration muonique) qu'aux énergies LHC (Large Hadron Collider) en collision Pb-Pb. Le bras dimuon, sous-détecteur de ALICE, a en charge l'identification et la caractérisation de ces muons, via des chambres de trajectographie, un dipôle et un système de déclenchement appelé "trigger". Le système de déclenchement du bras dimuon est basé sur des chambres à plaques résistives (RPC). Après avoir fait l'analyse des données recueillies durant une campagne de tests au CERN, il est apparu que la résolution en temps, délivrée par l'électronique du détecteur, ne satisfaisait pas entièrement les performances requises. Nous avons alors développé une nouvelle technique de discrimination nommée ADULT (A DUaL Threshold) qui améliore la résolution en temps du détecteur. Cette électronique permet également d'optimiser plusieurs paramètres critiques du fonctionnement d'une RPC en mode streamer. Ce nouveau système de discrimination a amené l'équipe à développer une puce de microélectronique spécifique qui a été validée lors de tests réalisés au CERN. D'autre part, des simulations de collisions Pb-Pb ont été réalisées. Les spectres de masse invariante sont présentés ainsi que l'effet des coupures en impulsion transverse du "trigger" du spectromètre dimuon sur ces spectres de masse. D'autre part, la perte d'énergie des quarks dans le milieu nucléaire est introduite. Nous montrons et commentons les effets induits sur les résultats des simulations. De plus, deux techniques d'estimation de bruit de fond combinatoire sont mises en oeuvre. Il est alors montré que la technique de "l'event mixing" est mieux adapté que la méthode des "like - sign" pour l'estimation du bruit de fond combinatoire aux énergies LHC. Il est égalementmontré comment nous pouvons obtenir une estimation de la section efficace de production de beauté à l'aide de ces deux méthodes.