Les nombres magiques ou fermetures de couche sont une des caractéristiques importantes de la structure nucléaire, mais qui sont modifiés loin de la vallée de stabilité. La détermination de l'énergie de liaison, via des mesures de masse sur les noyaux exotiques, représente un des plus grands challenge dans l'étude de la structure nucléaire à cause de la précision importante qui est nécessaire, et du faible taux de production, ainsi que les courtes durées de vie. Afin de résoudre le problème, deux spectromètres de masse ISOLTRAP et MISTRAL peuvent être utilisés, tous les deux situés à ISOLDE/CERN (Genève). MISTRAL est un spectromètre de masse à transmission pour les noyaux de courtes durées de vie, et ISOLTRAP est un spectromètre de masse basé sur l'utilisation de pièges de Penning, qui effectue des mesures de masses de haute précision. Cette thèse décrit les techniques pour repousser les limites de ces deux instruments complémentaires: un système de refroidissement de faisceau pour améliorer la sensibilité de MISTRAL et une procédure d'optimisation pour améliorer la définition des champs de piégeage d'ISOLTRAP. Des mesures très précises ont été effectuées avec ISOLTRAP afin d'augmenter le nombre de noyaux très bien connus dans la table de masse, et afin d'examiner le cas de deux nouveaux nombres magiques N = 32 et N = 40. Les résultats montrent un surplus d'énergie de liaison pour le 56Cr32 dû à la présence d'une probable déformation. Un faible effet<br />apparait pour le 68Ni40, peut-être dû à une compétition avec la demi-couche à N = 39, la présence d'une fermeture de couche à N = 40 est exclue par nos résultats.

Nous avons effectué l'excitation Coulombienne, sur une cible de plomb, d'un faisceau exotique à 58 MeV/nucléon de 26Ne, noyau riche en neutrons, afin d'étudier la possible existence de résonances dipolaires pygmées au dessus du seuil d'émission neutron. L'expérience a été conduite auprès de l'accélérateur de l'institut RIKEN, à Tokyo (Japon) et incluait un détecteur de gammas, un hodoscope pour particules chargées et un détecteur de neutrons.<br />A l'aide de la méthode de la masse invariante appliquée dans la voie de décroissance 25Ne+n, et en comparant la section efficace de réaction sur le plomb et sur une cible légère d'aluminium, nous observons de la force de moment angulaire égal à un entre les seuils d'émission un neutron et deux neutrons. A l'aide des distributions angulaire de diffusion du 26Ne nous en confirmons la nature et extrayons la valeur de probabilité de transition réduite dipolaire correspondante B(E1) = 0.54 (0.18) e2fm2. Notre méthode nous permet aussi d'accéder pour la première fois aux rapports d'embranchement de la décroissance d'une résonance pygmée.<br />Par ailleurs, en détectant les photons de décroissance des états au-dessous du seuil d'émission neutron et en analysant les distributions angulaires de diffusion du 26Ne correspondant au premier état excité 2+, nous en déduisons sa probabilité de transition réduite, à partir de l'état fondamental. La valeur obtenue de B(E2) = 87 (13) e2fm4 est en désaccord avec le résultat d'une expérience précédente.

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un programme européen visant à optimiser le temps de relâchement d'atomes des systèmes de production d'ions radioactifs de type ISOL (Isotope Separator On Line). Il a pour but à la fois le développement de faisceaux d'éléments nouveaux et l'amélioration en intensité et pureté des faisceaux déjà existants. Dans la méthode ISOL, un faisceau primaire d'ions entre en collision avec les noyaux d'une cible solide et épaisse (les ions incidents sont arrêtés dans la cible). Les noyaux incidents se fragmentent et donnent lieu à des noyaux radioactifs, également stoppés dans la cible. Une fois leur cortège électronique reconstitué, ils diffusent en dehors de la cible. Pour accélérer le processus de diffusion, la cible est fortement chauffée. Sortis de la cible, les atomes radioactifs effusent jusqu'à une source d'ions dans laquelle ils sont ionisés. En sortie de source, ils sont accélérés pour former un faisceaux et sont transportés jusqu'aux aires expérimentales. Compte tenu du nombre important de paramètres qui gouvernent les phases de diffusion et d'effusion dans cette technique, celles-ci font l'objet d'études particulières. Afin d'apporter les connaissances nécessaires à la conception et à l'optimisation des futurs dispositifs de production d'ions radioactifs en ligne, il est nécessaire de développer une base de données sur les caractéristiques de diffusion des atomes dans les matériaux cibles. Dans ce but, le GANIL a conçu et réalisé un nouveau dispositif permettant de tester au cours d'une même expérience plusieurs couples de faisceaux primaires et de cibles, et ainsi d'augmenter de façon significative la vitesse d'obtention de résultats. Les mesures sont réalisées à la suite les unes des autres pour les différents couples projectile-cible, ce qui assure qu'elles sont effectuées dans des conditions expérimentales très proches. La comparaison des résultats sera donc peu affectée par le doute lié à la difficulté de reproduire des conditions expérimentales identiques. L'ensemble est constitué d'un système d'analyse (ioniseur basé sur une source à Résonance Cyclotronique Electronique associé à un spectromètre de masse), d'un four destiné à fixer la température de la cible à étudier, et d'un distributeur de cibles. L'ensemble a été testé et caractérisé (hors faisceau primaire).

La region des noyaux riches en protons tels que 22 < Z < 28 et T$_(Z)$ < -3/2 a pu etre etudiee de maniere tres detaillee grace a trois experiences menees au GANIL entre 1999 et 2002 : cette etude porte sur 23 isotopes allant du $^(39)$Ti au $^(53)$Ni. Nous avons mesure pour la premiere fois les durees de vie du $^(43)$V, du $^(51)$Ni et du $^(51)$Co, et considerablement ameliore la precision de celles deja connues. De nouvelles transitions par emission de protons et de rayonnement $\gamma$ ont permis d'identifier, au travers de correlations $\beta-p-\gamma$ ou $\beta-\gamma$, des niveaux excites non encore observes, et de reconstruire partiellement des schemas de decroissance pour differents isotopes de cette region de masse. Enfin, l'ensemble des resultats experimentaux a ete compare a differentes theories concernant les calculs de duree de vie et les taux d'alimentation $\beta$ des etats isobariques analogues, apportant de nombreuses informations sur la structure nucleaire loin de la stabilite.

Le travail présenté dans ce mémoire se situe dans le contexte du programme GEDEON de nouvelles mesures de sections efficaces de réactions induites par neutron. Ce programme est motivé par les perspectives offertes depuis peu de temps par les projets innovants de traitement des déchets nucléaires et de production d'énergie. Dans les bases de données il y a un manque évident de données expérimentales sur les réactions (n,xn), surtout dans le cas des isotopes très radioactifs. Une étape incontournable pour la mesure de telles sections efficaces est l'adaptation de la technique de la spectroscopie γ prompte auprès des faisceaux blancs et pulsés à très haut flux instantané. Dans ce travail, des mesures des sections efficaces de diffusion inélastique et de réactions (n,xn) sur un échantillon de plomb naturel ont été effectuées du seuil à 20 MeV par spectroscopie γ prompte auprès du faisceau blanc généré par GELINA à Geel, Belgique. Les signaux du détecteur HPGe CLOVER ont été traités en utilisant les méthodes numériques afin de pouvoir séparer les rayons γ induits par les neutrons les plus rapides de ceux provenant du flash. Les sections efficaces partielles pour la production de plusieurs transitions dans le plomb naturel ont été mesurées et analysées à l'aide des calculs théoriques afin de séparer les contributions des différentes réactions donnant lieu à la production d'un même isotope résiduel. Les sections efficaces totales des réactions en question ont été estimées. Les résultats sont comparés aux calculs théoriques à l'aide du code TALYS et aux résultats d'autres mesures. Cette expérience a servi pour valider la méthode utilisée et ouvre les perspectives pour les mesures des sections efficaces (n,xn) auprès des faisceaux à très haut flux instantané tels que celui de n_TOF.

Les corrélations jouent un rôle crucial dans la compréhension des noyaux légers à et au-delà de la dripline neutron. Dans cette optique, le noyau à halo de 2 neutrons 6He et les systèmes 5H, 7,9He et 10Li ont été étudiés via la mesure de la cassure des faisceaux d'6He et de 11,12Be. Les détecteurs CHARISSA et DEMON ont été utilisés. L'interprétation a été facilitée grâce au code de simulation SILLAGE modélisant le dispositif expérimental. Dans le cas de l'7He, l'existence d'un état excité avec Er ~ 1 MeV et gamma ~ 0.75 MeV a été confirmé. Le caractère virtuel de l'onde s de l'état fondamental du 10Li a été confirmée et une longueur de diffusion as ~ -16 fm déduite. Les résultats pour l'9He suggèrent qu'un état s virtuel existerait juste au dessus du seuil. L'étude de la cassure à trois corps de l'6He a permis de mettre en évidence que l'état 2+ décroissait de façon essentiellement directe, alors que le processus réactionnel du continuum est séquentiel, via un passage par l'5He. La distance rms entre les 2 neutrons de valence obtenue par l'interférométrie d'intensité est de 7,7 +- 0,8 fm. Cette valeur a été confirmée par une méthode utilisant les représentations de Dalitz. Une structure large a été mise en évidence dans l'5H avec Er ~ 1,8 MeV et gamma ~ 2,1 MeV. Une comparaison avec un modèle récent à trois corps suggère qu'il s'agit d'un état 1/2+. Une distance rms entre les deux neutrons de valence d'environ 5,4 fm a été extraite. Enfin, l'existence du tétraneutron a été recherchée via une nouvelle voie : 12Be* se fragmentant en 2 alpha + Xn. Aucun signal n'a été observé au delà de ce qui était attendu en provenance du bruit de fond.

Les noyaux à halo sont une caractéristique spectaculaire et inattendue des abords de la drip-line et leur description amène les théories de la physique nucléaire à leurs limites. Le paramètre d'entrée le plus critique est l'énergie de liaison nucléaire ; une quantité qui nécessite des mesures très précises, puisque l'énergie de séparation de deux neutrons est faible à la "drip-line". De plus, de tels noyaux ont typiquement une courte durée de vie. Pour faire de telles mesures, un instrument de haute précision utilisant une méthode rapide de mesure est nécessaire. MISTRAL est un tel instrument ; c'est un spectromètre de masse à transmission situé à ISOLDE/CERN. En juillet 2003 nous avons mesuré la masse du 11Li qui est un noyau à halo à deux neutrons. La mesure effectuée améliore la précision d'un facteur 6, avec une barre d'erreur de 5 keV. De plus la mesure donne une énergie de séparation de deux neutrons 20% supérieure à la valeur précédente. Cette mesure a un impact sur le rayon du noyau ainsi que sur l'état des deux neutrons de valence. Dans le même temps, une mesure du 11Be a été effectuée avec une barre d'erreur de 4 keV en excellent accord avec les précédentes mesures. Dans le but de poursuivre le programme de mesure de MISTRAL, par la mesure de la masse du 14Be, un système de refroidissement de faisceau d'ions est actuellement en développement pour accroître la sensibilité du spectromètre. Une partie de ce travail est consacrée au développement de ce refroidisseur, constitué d'un piège de Paul rempli par un gaz tampon.

Le sujet de cette thèse est la mise en œuvre d'un dispositif de mise en forme de faisceaux utilisé pour la mesure du paramètre de corrélation angulaire dans la désintégration d'ions Helium6 piégés dans un piège de Paul. Le principe de cette mesure consiste à détecter en coïncidence l'électron et l'ion de recul émis afin de reconstruire la cinématique complète de chaque évènement et ceci dans de très bonnes conditions. En effet, le dispositif expérimental permet d'étudier les ions alors qu'ils sont pratiquement au repos et confinés dans un petit volume de l'espace. Le paramètre de corrélation angulaire beta - neutrino est déduit des spectres en coïncidence et permet de tester la structure V-A de l'interaction faible. Le travail présenté ici concerne principalement la caractérisation du dispositif de mise en forme de faisceaux : le quadripôle radiofréquence à gaz tampon. Les ions perdent de l'énergie par collisions élastiques sur les atomes du gaz alors qu'un champ électrique radiofréquence permet de les confiner. Les tests effectués avec des ions stables montrent d'une part un très bon accord avec les simulations et d'autre part permettent de confirmer que le dispositif répond bien au cahier des charges. Dans un deuxième temps, les ions ainsi refroidis sont piégés au sein du piège de Paul de mesure et ceci avec une efficacité de l'ordre de 20 %. Les caractéristiques du dispositif de détection que nous avons obtenues (efficacités et résolutions) nous ont permis d'estimer la statistique nécessaire pour atteindre la précision souhaitée sur le paramètre de corrélation angulaire.

AUCUN

Les réacteurs hybrides, basés sur le couplage entre une source externe de neutrons et un coeur sous-critique, offrent des possibilités d'incinération des déchets radioactifs. Afin de mieux comprendre la spécificité neutronique d'un tel système, durant le programme expérimental MUSE IV, le réacteur expérimental MASURCA (CEA Cadarache) a été couplé à la source de neutrons GENEPI réalisée au LPSC Grenoble. Ce dispositif a permis de mettre au point une technique de mesure en ligne du facteur de multiplication effectif du réacteur. Cette mesure tire profit des caractéristiques de la réponse du réacteur en fonction du facteur de multiplication aux échelles de temps des phénomènes de fission prompts et retardés. L'analyse des expériences montre que la méthode proposée permet d'obtenir des résultats en accord avec ceux déduits grâce aux techniques classiques de mesure de réactivité qui ne peuvent cependant pas être utilisées dans un réacteur hybride de puissance.