Cette thèse comporte 3 parties. 1. Matière nucléaire: Les propriétés de la matière nucléaire sont examinées à l'aide d'interactions effectives de portée finnie, soit dérivées de la théorie de Brueckner (interactions de type M3Y), soit purement phénoménologiques (forces de Gogny). Le but de ce travail est d'établir un lien entre l'interaction nucléon-nucléon nue et les propriétés de la matière nucléaire à travers la matrice G de Brueckner paramétrisée sous la forme M3Y. La discussion est concentrée sur les principaux aspects suivants: la pression dans la matière nucléaire symmétrique et la matière de neutrons, la dépendance en densité de l'énergie de symmétrie, le refroidissement des étoiles à neutrons, le module d'incompressibilité de la matière nucléaire symmétrique et non symmétrique. 2. Structure des noyaux et de la croute interne des étoiles à neutrons: Nous présentons les approches Hartree-Fock (HF) et HF-BCS en espace de coor- données dans le cas des interactions de portée finie avec dépendance en densité dans les voies particule-trou et particule-particule. La méthode de résolution est exposée. Nous nous limitons à la symétrie sphérique. Les équations intégro-différentielles self- consistantes sont résolues par itération. Nous utilisons la méthode de Brueckner- Gammel-Weizner qui permet d'éviter d'avoir des pôles dans les potentiels locaux équivalents, contrairement µa la méthode de Vautherin-Vénéroni. Nous développons aussi une méthode alternative de résolution utilisant une base de fonctions de Bessel sphériques. Cette dernière méthode est utilisée pour traiter des grands systèmes tels que les cellules de Wigner-Seitz (WS) dans les étoiles à neutrons. Nous avons ainsi étudié, à l'aide des différentes interactions mentionnées plus haut, les noyaux doublement magiques, les isotopes de l'étain et l'éventualité de structures en bulle dans les noyaux 22O, 34Si, 46Ar et 68Ar. Nous présentons aussi la première étude des cellules de WS dans la croûte interne des étoiles à neutrons faite avec des forces de portée finie. Nous avons ainsi examiné les structures correspondant aux diverses régions de la croûte interne allant des densités les plus faibles jusqu'aux environs de la demi-densité de saturation nucléaire. 3. Réactions nucléaires: Utilisant de même les interactions effectives dérivées de M3Y nous avons procédé à l'analyse en voies couplées des réactions d'échange de charge (p; n) sur des cibles de 48Ca, 90Zr, 120Sn et 208Pb aboutissant aux états isobariques analogues, pour des protons d'énergies incidentes de 35 MeV et 45 MeV. Les facteurs de forme sont calculés soit microscopiquement par le modèle de convolution, soit à partir du potentiel optique global nucléon-noyau de la littérature. Nous avons d'abord déterminé la partie dépendante de la densité isovectorielle de l'interaction CDM3Y6 en nous basant sur le potentiel optique microscopique de Jeukenne, Lejeune et Mahaux, puis l'avons utilisée dans le modèle de convolution. Ceci nous a permis de tester la validité de la partie dépendante de la densité isovectorielle de la force CDM3Y6.

L'étude des noyaux à la drip-line proton est un outil récent et puissant pour sonder la structure nucléaire loin de la vallée de stabilité. En particulier, le phénomène de radioactivité deux protons prédit théoriquement en 1960 a été découvert expérimentalement en 2002. Ce travail de thèse concerne une expérience réalisée au GANIL dans le but d'étudier la radioactivité 2p de 54Zn avec une chambre à projection temporelle, développée pour la détection individuelle de chaque proton et la reconstruction de leur trajectoire en trois dimensions. L'analyse des données a permis de déterminer les corrélations en énergie et en angle entre les deux protons. Celles-ci ont été comparées à un modèle théorique qui prend en compte la dynamique de la décroissance, permettant d'obtenir des informations sur la structure de l'émetteur. La statistique obtenue étant très faible, l'interprétation des résultats reste encore limitée mais ces résultats ouvrent de très belles perspectives sur les études futures des noyaux aux limites d'existence.

L'étude des modes de décroissance des noyaux 21 Mg, 25 Si et 26 P permet de tester la validité des modèles théoriques lorsqu'ils sont appliqués à la description des propriétés de noyaux particulièrement instables. Des approches de type <> ainsi que l'hypothèse d'indépendance de charge des forces nucléaires sont confrontées aux résultats expérimentaux. Enfin, l'observation du phénomène rare de l'émission de deux protons constitue le premier pas vers la recherche et l'étude de la radioactivité 2 He.

La mesure des moments magnétiques nucléaires est d'une grande importance pour bien comprendre la structure nucléaire. Le moment magnétique est sensible à la nature de la particule indépendante. Le développement des faisceaux radioactifs permet aujourd'hui d'étudier les spins nucléaires et les moments de noyaux exotiques éloignés de la ligne de stabilité. Cependant, la mesure des moments magnétiques des noyaux radioactifs nécessite le développement des nouvelles méthodes fiables. Le développement réussi de telles méthodes ouvrirait la possibilité de découvrir de nouveaux phénomènes de structure nucléaire. L'étude présentée dans cette thèse est formée de deux expériences. La première expérience a été réalisée à ALTO à Orsay, en France. L'une des principales exigences pour mesurer un moment magnétique nucléaire est de produire un ensemble avec des spins orientés. Ce dernier peut être produit par un mécanisme de réaction approprié et une interaction de spin nucléaire avec le milieu environnant. Le degré d'orientation dépend du processus de formation et du mécanisme de réaction. Le but de cette première expérience était d’étudier le niveau d’orientation du spin nucléaire dans un mécanisme de réaction de fusion incomplète. Le résultat de l'expérience démontre la possibilité d'obtenir un alignement du spin dans une réaction de fusion incomplète d'un ordre de 20%. Ce mécanisme de réaction, avec une telle quantité d’alignement de spin, a le potentiel d’étudier la région riche en neutrons avec des faisceaux radioactifs. La deuxième expérience, et l'essentiel de la thèse, a été réalisée à HIE-ISOLDE au CERN. Cette expérience visait à obtenir des informations de haute précision sur le facteur g d’un état de courte durée. Une nouvelle méthode TDRIV (Time-Differential Recoil In Vacuum) a été appliquée pour la première fois avec des faisceaux radioactifs post-accélérés. La mesure du facteur g était réalisée pour le premier état excité dans un noyau de ²⁸Mg (Eₓ = 1474 (1) keV, T₁/₂ = 1,2 (1) ps). / Knowledge of the nuclear magnetic moments is of great importance to get a clear understanding of nuclear structure. The magnetic moment is sensitive to the single-particle nature of the valence nucleons. The development of radioactive beam facilities allows nowadays studying nuclear spins and moments of exotic nuclei which are far from the stability line. However, the measurement of magnetic moments of exotic nuclei produced as radioactive beams requires the development of reliable methods. Successful development of such methods would open up the possibility to discover new nuclear structure phenomena. The study outlined in this thesis is formed by two experiments. The first experiment was performed at ALTO facility in Orsay, France. One of the main requirements in order to measure a nuclear magnetic moment is to produce a spin-oriented ensemble. The latter can be produced by suitable reaction mechanism and nuclear spin interaction with the surrounding environment. The degree of the orientation depends on the formation process and reaction mechanism. The aim of this first experiment was investigating the level of nuclear spin orientation in incomplete fusion reaction mechanism. Two reaction channels were studied, the isomeric states in ⁶⁵mNi (I = 9/2⁺, Eₓ = 1017 keV, T₁/₂ = 26 ns), and ⁶⁶mCu (I = 6⁻, Eₓ = 563 keV, T₁/₂= 600 ns) with Time-Dependent Perturbed Angular Distribution (TDPAD) method. The result of the experiment demonstrates the possibility of obtaining spin alignment in incomplete fusion reaction of an order of 20%. This reaction mechanism, with such an important amount of spin alignment has potential near radioactive beam facilities to study the neutron-rich region with inverse kinematics reactions. The second experiment, and the main part of the thesis was performed at HIE-ISOLDE at CERN. This experiment aimed to obtain high precision g-factor information on a short-lived picosecond state. A new Time Differential Recoil-In-Vacuum (TDRIV) method was applied for the first time using post-accelerated radioactive beams. The g-factor measurement was performed for the first-excited state in ²⁸Mg nucleus (Eₓ = 1474(1) keV, T₁/₂ = 1.2(1) ps). Since the lifetime of the state is of the order of picoseconds, its g-factor can be measured only via the spin precession of the nucleus in an extremely strong magnetic field (kT). Such fields can only be produced at the nucleus by hyperfine interactions. In order to obtain a high precision on a g-factor measurement, a TDRIV calibration experiment was performed with a stable ²²Ne beam. This run allowed testing the system under the same conditions as with radioactive²⁸Mg beam. In addition, using the known g-factor of the first-excited state in ²²Ne allows to determine the absolute target-to-degrader distance so that to decrease the uncertainty and obtain a high precision g-factor measurement. The obtained calibration parameters from the ²²Ne data will be used in the determination of g-factor of ²⁸Mg.