Dans l'optique d'un developpement durable du nucleaire, un des themes de recherche du CNRS dicte par la loi Bataille de 1991, est l'etude d'une nouvelle filiere nucleaire utilisant un combustible a base de minerai de thorium ($^(232)$Th) ou le noyau fissile est l'$^(233)$U. Le principal interet de ce type de combustible reside dans sa particularite de produire les dechets transuraniens en beaucoup plus faible quantite que les reacteurs a eau pressurisee actuels. Cependant certaines donnees nucleaires importantes concernant cette nouvelle filiere sont tres mal connues comme par exemple celles relatives au noyau charniere protactinium 233 ($^(233)$Pa). Sa periode de 27 jours lui confere un role particulier dans le cycle mais en raison de sa trop forte activite l'etude de ce noyau releve du defi experimental. Pour contourner cette difficulte, la probabilite d'emission de rayonnements gamma dans la reaction induite par neutrons $^(233)$Pa(n,$\gamma$) entre 0 et 1 MeV d'energie neutron a ete determinee a partir de la reaction transfert $^(232)Th(^(3)He,p)^(234)Pa*$. Le dispositif de mesure permettait d'identifier la particule de sortie signant ainsi la voie de reaction tandis que des scintillateurs de type C$_(6)$D$_(6)$ permettaient la detection en coincidence des rayonnements gamma emis. La methode d'analyse des evenements gamma a necessite la ponderation des spectres de photons par des fonctions mathematiques calculees dites "fonctions de poids". leurs determinations requierent neanmoins une connaissance parfaite du comportement des scintillateurs (efficacite, fonctions de reponse) dans la geometrie choisie. Pour ce faire, une etude preliminaire a ete realisee a l'aide de sources gamma et avec des reactions induites par protons sur des noyaux legers. Les simulations utilisant le code de transport MCNP ont ete validees par des resultats experimentaux.

Nous avons étudié la diffusion élastique et inélastique de protons sur le noyau $^(22)$O. La réaction a été réalisée au GANIL en cinématique inverse. Le faisceau secondaire de$ ^(22)$O d'énergie 46.6 MeV/A et d'intensité ~1000 pps bombardait une cible de (CH_2)n. Le proton de recul a été détecté dans l'ensemble silicium à pistes MUST. Les distributions angulaires des états fondamental et 2_1^+ ont été mesurées. Nous avons utilisé deux approches pour les analyser. La première approche, phénoménologique, utilise la paramétrisation de Becchetti et Greenlees et CH89 pour construire le potentiel optique d'interaction proton-noyau. Elle a fourni la valeur du paramètre de déformation de ^(22)O - Béta_(p,p)'=0.23±0.04 qui est plus basse que celle du noyau ^(20)O. Le rapport M_n/M_p=1.46±0.50 a été déduit. Dans la deuxième approche, microscopique, le potentiel optique est calculé par folding et par la méthode JLM à partir des densités et des densités de transitions HFB et QRPA respectivement. Le rapport M_n/M_p=2.5±1.0 a été obtenu. Contrairement au noyau ^(20)O, le comportement de^(22)O, rappelle celui des noyaux doublement magiques et suggère donc une forte fermeture de couche à N=14. L'étude des noyaux exotiques par réactions directes a motivé le développement et la construction d'un nouveau multi-détecteur MUST II, dédié à la détection de particules chargées légères. Dans ce travail nous avons présenté le cahier des charges de l'étage CsI(Tl) et les tests des quatre détecteurs CsI, construits par la société SCIONIX.

Le phosphate-diphosphate de thorium (beta-PDTU) est actuellement considéré comme une matrice céramique potentielle en vue de l'immobilisation des actinides en formation géologique profonde. Les études réalisées au cours de ce travail reposent sur la synthèse du phosphate-hydrogénophosphate de thorium hydraté (PHPTH) en tant que précurseur du beta-PDT. La structure cristalline du PHPTH a été élucidée puis le mécanisme conduisant à sa transformation en beta-PDT a été établi.Ce dernier met en jeu plusieurs composés intermédiaires dont le alpha-PDT, forme monoclinique jusqu'alors inconnue. Par ailleurs l'existence d'une solution solide entre le PHPTH et le PHPUH a été démontrée. Les conditions expérimentales de frittage conduisant à une densification optimale des compacts ont été déterminées. La densité relative est toujours comprise entre 95 et 100% de la valeur calculée et une nette amélioration de l'homogénéité a été constatée. Dans le butd'incorporer simultanément des actinides tri et tétravalents, le procédé basé sur la précipitation de précurseurs cristallisés puis sur leur frittage a également été appliqué à l'élaboration de matériaux composites beta-PDTU/monazite.

Les études de la multifragmentation dans les collisions d'ions lourds aux énergies de Fermi se sont intensifiées dès les années 90 avec le développement des détecteurs et outils pour récolter et trier la quasi totalité des réactions nucléaires. Dans la première partie de ce travail, on a étudié les collisions centrales du système Ni+Ni à 32, 40, 52, 64, 74, 82 et 90A MeV, à l'aide du multidétecteur INDRA. Nous avons sélectionné les collisions centrales par une Analyse Factorielle Discriminante. La confrontation des données avec le modèle SMM a permis que la forme de la source est allongée dans la direction du faisceau ($ \epsilon$ = 1.7) et d'extraire l'énergie d'expansion de cette source (0.75, 1.7 et 2.4A MeV pour des énergies incidentes de 32, 40 et 52A MeV, respectivement). La recherche d'un signal de transition de phase a été abordée avec diverses analyses. Celle concernant les capacités calorifiques s'est traduite par la mise en évidence d'un signal expérimental à 32A MeV mais dont l'interprétation reste délicate compte tenu des perturbations apportées par les hypothèses indispensables à la reconstruction des fragments au freeze-out. La méthode des corrélations en charges, qui permet de rechercher des signaux « fossiles » de fragments de taille égale, issus de la décomposition spinodale, permet de conclure à une surproduction de fragments de taille égale à 52A MeV. La recherche d'une signature d'un comportement critique montre que, même si les fonctions d'échelle se regroupent en deux familles distinctes, la loi d'échelle n'est pas vérifiée de façon rigoureuse à 52A MeV, ce qui peut s'interpréter comme une transition d'une phase ordonnée à plus basse énergie vers une phase désordonnée à plus haute énergie. Par ailleurs, l'étude des mécanismes de réactions dans les collisions d'ions lourds aux énergies de fermi montre la prédominance du caractère binaire de la collision, un processus qui conduit à la formation de deux sources. Récemment, on s'est intéressé aux fragments de fission binaire formés après la première étape des collisions profondément inélastiques, en posant la question sur l'aspect statistique en fonction de l'aspect dynamique de la fission. Afin de comprendre l'origine de production de ces fragments, la corrélation entre les deux plus gros fragments résultant des réactions Ni+C, Mg, Zn et Au a été étudié. Les distributions angulaires indiquent que les deux plus gros fragments sont alignés dans la direction du quasi-projectile (QP). En étudiant les fonctions de corrélation, nous avons constaté que le QP se brise à proximité de la cible. Ceci suggère que l'intervalle de temps entre la séparation du QP et la quasi-cible et la désintégration du QP est suffisamment court pour que les fragments du QP ressentent le champ coulombien de la cible. La corrélation entre la taille et la vitesse des fragments nous suggère que c'est la déformation du QP engendrée lors de la collision entre la cible et le projectile qui provoque sa cassure binaire.

Dans cette thèse nous avons éffectué l'analyse des données relatives à l'expérience réalisée au GANIL pour laquelle un faisceau de (^11)Be a bombardé une cible de (^48)Ti dans le but d'étudier la réaction (^48]Ti((^11)Be,(^10)Be+n+gamma) à 41 MeV/nucléon. L'utilisation du towing mode dans l'étude des noyaux a montré sa potentialité pour la détermination de facteurs spectroscopiques à l'aide du calcul TDSE. De nouveaux développements devraient nous permettre d'approfondir nos connaissances sur les noyaux exotiques avec, dans un avenir proche, le projet SPIRAL II extension du projet SPIRAL au GANIL. Ce projet fournira des faisceaux radioactifs plus lourds que ceux étudiés actuellement grâce à la fission de noyau d'uranium induite par un faisceau de deutons de très haute intensité.

L'étude des collisions d'ions lourds grâce à des multidétecteurs trrès performants, tels INDRA, a démontré la persistance, dans le domaine des énergies intermédiaires, de réactions dont les produits détectés proviennent d'un émetteur unique (monosource). Ces événements constitueraient notamment un indicateur précieux d'une éventuelle transition de phase de la matière nucléaire. Néanmoins, pour des énergies de faisceau variant de 30 à 100 A-MeV, les monosources sont difficilement séparables des événements binaires (à deux sources), qui représentent la majeure partie de la section efficace totale de la réaction. Dans le cas des données Ni+Ni à 32 A.MeV recueillies par INDRA, différentes méthodes de sélection connues, basées sur des variables globales communément employées, ont été passées en revue à l'aide du générateur d'événements SIMON. La séparation monosources/Bisources obtenue ne se révélant pas entièrement satisfaisante, un autre procédé de discriminiation a été appliqué: l'Analyse Factorielle Discriminante. Pour optimiser l'action de cette dernière, des variables globales originales (moments quadridimensionnels), conservant la quasi-totalité de l'information expériementale, ont été utilisées. La section efficace des monosources isolées par cette nouvelle méthode vaut environ 170 mb. Une étude aux autres énergies faisceau disponibles permet de situer le seuil de disparition de ces événements autour de 60 A.MeV. La caractérisation purement expérimentale, à 32 A.MeV, de l'échantillon ainsi sélectionné semble indiquer que la désexcitation de la source unique s'apparente à un processus d'émission séquentielle. La comparaison des données avec des modèles de référence, basés respectivement sur la multifragmentation et la décroissance séquentielle, tend, quant à elle, à prouver la coexistence des deux mécanismes de désexcitation.

Dans ce rapport, nous exposerons le principe des expériences réalisées qui ont permis de mettre en évidenceles excitations nucléaires et les mécanismes de réactions dans la voie inélastique.

Le thème central de cette thèse est l'étude de la faisceaulogie de l'accélérateur ALTO et des lignes de transport associées. La première partie présente l'étude effectuée sur l'injecteur. Les simulations faites à l'aide du code de calcul PARMELA, ont permis l'optimisation des caractéristiques du pré-groupeur afin d'obtenir un bon groupement à l'entrée du groupeur et á l'entrée de la section accélératrice en fonction de la distance qui les sépare. La deuxiéme partie de cette thèse a porté sur les mesures de l'émittance transverse du faisceau à la sortie du groupeur. La méthode choisie est celle de trois gradients et le système optique utilisé est un solénoide. Les résultats obtenus s'avèrent en bon accord avec des mesures antérieures. Enfin un calcul de la ligne optique a été réalisé afin d'optimiser le transport du faisceau jusqu'à la cible PARRNe sans dégrader ses caractéristiques. Les codes de calcul utilisés sont BETA et TRACE-WIN.

Thesis (Ph. D.)--Middle East Technical University, 2004. / Keywords: B-meson decays, Branching Ratio, Lepton Polarization Asymmetry.

Rutherford backscattering spectrometry (RBS) is a very versatile and popular technique in materials characterization. ⁴He⁺ ion beams in the keV or MeV range have been widely used to obtain quantitative information regarding the composition and depth distribution of elemental constituents and impurities in thin films. However, in many cases, RBS is ineffective for light element analysis due to overlapping signals caused by heavy elements in the film or backing material. This project proposes using the (³He,p) and (α,p) reactions to develop nuclear reaction techniques for light element analysis in cases where regular RBS cannot accurately determine elemental content. The (³He,p) nuclear reaction for boron, nitrogen, carbon and oxygen in thin films was investigated using incident beams between 2 and 4 MeV. Absolute cross sections were measured at reaction angles of 90° and 135°. These reactions were observed to have regions of constant cross section suitable for elemental content determination. The B(³He,p)C and ¹⁴N(³He,p)¹⁶O reactions were applied to thin films containing boron and nitrogen, and were proven to be an accurate means of determining elemental areal density in thin films in cases where regular RBS was ineffective due to signal interference from heavier elements in the film or backing substrate. Advantages and limitations of the application of the (³He,p) reaction to B, N, C and O will be discussed for each of these elements. The ¹⁹F(α,p)²²Ne nuclear reaction was investigated over the energy range 2200-2500 keV. Cross sections for the ¹⁹F(α,p₀) reaction were measured at a reaction angle of 135°. A strong, isolated resonance near 2315 keV was observed which is suitable for fluorine depth profiling. A computer program was also used to generate simulated yield curves. Resonance parameters were empirically fit to the yield curve obtained using a target with known areal density (atoms/cm²). The program, with these parameters, was applied to accurately simulate yield curves obtained from other targets. The advantages, limitations and applications of this reaction will be discussed.