Des données obtenues avec le multidétecteur INDRA portant sur des réactions $^{129}$Xe + $^{nat}Sn à 25 AMeV ont montré la présence inattendue de fragments ayant une charge largement supérieure (autour de Z=70) à celles du projectile ou de la cible, qui sont de Z=54 et Z=50 respectivement. Les collisions impliquant des noyaux dont le produit des charges est supérieur à 2700 sont dominées par les transferts très inélastiques. Pour Xe+Sn, ce produit est 2700. Suite à ces observations, une série d'expériences a été effectuée en utilisant les réactions $^{129}$Xe + $^{nat)$Sn à 8, 12, 15, 20 et 25 AMeV. Il sera alors possible de déterminer si ces résidus sont produits par fusion incomplète, par d'importants transferts de masse lors de collisions profondément inélastiques ou encore par la fission très asymétrique d'un système composite. Le présent travail présentera les résultats expérimentaux obtenus lors de l'analyse de ces expériences. On montrera que des résidus lourds ayant une charge supérieure à 70 sont produits avec une section efficace de production de $10^-2$ mb. Les distributions angulaires montrent que ces résidus peuvent être produits par la fusion incomplète du projectile et de la cible. L'étude des produits en coïncidence avec les résidus montrent qu'un système composite s'est formé pour ensuite subir une fission qui mène au résidu et à un fragment plus petit. Enfin, la comparaison des résultats avec un modèle phénoménologique, HIPSE, confirme la validité du modèle pour ce régime énergétique.

La décomposition rapide (t<10-21 seconde) du noyau en plusieurs fragments, appelée multifragmentation, est théoriquement associée à une transition de phase de type liquide-gaz. Depuis plusieurs années, les physiciens tentent d'observer une preuve expérimentale de ce phénomène. Afin d'y parvenir, il a été suggéré d'étudier une signature propre du mécanisme par lequel une telle transition procéderait: la décomposition spinodale. La signature de ce mécanisme est la production de fragments de tailles égales. La méthode proposée pour observer cette signature est celle des corrélations en charge à l'aide du calcul des probabilités intrinsèques. La 5ième campagne d'expériences du multidétecteur INDRA a été réalisée au GANIL afin d'obtenir la statistique nécessaire pour avoir un signal positif avec un niveau de confiance de 5σ. Les systèmes 124Xe+112Sn et 136Xe+124Sn ont été étudiés à 32 et 45 AMeV afin d'étudier l'influence du ratio N/Z sur la transition de phase dans les noyaux. La présence d'événements avec une distribution en charge très étroite, conformément à l'hypothèse d'une décomposition spinodale a été confirmée. L'impact de la densité neutronique sur la configuration de la voie de sortie des fragments, dans les collisions centrales a été mis en évidence : un système initialement riche en neutrons produit davantage de fragments et moins de particules qu'un système initialement pauvre. Finalement, une étude du ratio N/Z des fragments en fonction de leur énergie cinétique, dans le but d'obtenir une contrainte expérimentale sur l'énergie de symétrie est réalisée.

Les collisions d'ions lourds aux énergies de Fermi conduisent à la formation de noyaux chauds. <br />Selon l'énergie d'excitation mise en jeu, plusieurs modes de décroissance sont observés, en particulier une émission de fragments complexes (Z>2), dont l'origine est encore mal comprise. <br />Le GANIL permet d'explorer sur une large gamme en énergie, entre 32 et 95 MeV/u, la fonction d'excitation du système Ar+Ni depuis l'« évaporation » jusqu'à la «vaporisation » complète des noyaux chauds en particules légères (neutrons, isotopes de H, He). <br />L'analyse des mécanismes de réaction a montré, pour des petits paramètres d'impact, la domination des collisions binaires très inélastiques. <br />Ces dernières ont motivé une analyse en deux sources, des événements bien mesurés par le détecteur INDRA, à l'aide d'une méthode de reconstruction fondée sur l'«arbre minimum». <br />Des énergies d'excitation voisines de 20 MeV/A sont atteintes, à 95 MeV/u, dans les collisions centrales. <br />Pour les collisions violentes, le partage de l'énergie n'est plus équilibrée entre les deux partenaires, le quasiprojectile ayant une énergie d'excitation par nucléon plus élevée que la quasi-cible. <br />Entre 2 et 8 MeV/A d'énergie d'excitation totale du système, correspond une phase de production importante de fragments de masses intermédiaires qui sature autour de 10 MeV/A. <br />Le déclin du régime de «multifragmentation», au-delà de 15 MeV/A, coïncide avec la probabilité croissante d'observer la «vaporisation» des deux noyaux chauds, dont le seuil se situe aux environs de 8 MeV/A. <br />Par ailleurs, l'augmentation régulière de la température extraite des rapports isotopiques He-Li en fonction de l'énergie d'excitation du quasi-projectile suggère une évolution progressive des modes de décroissance des noyaux chauds, en accord avec les prédictions de modèles statistiques. <br />Aucun signe d'une transition de phase du premier ordre de type liquide-gaz n'est observé pour ces noyaux légers.

Mon travail de thèse, concernant les collisions centrales Au+Au entre 40 et 100 MeV/A, se place dans le cadre d'une analyse comprenant le dépouillement et l'interprétation des résultats de la 4ème campagne de mesure du multidétecteur INDRA. La première phase de cette étude, dite de "dépouillement", a permis de reconstruire, à partir des données brutes des deux premiers étages de détection d'INDRA (chambre d'ionisation, Silicium), les énergies cinétiques et la charge des fragments détectés. Pour la première fois, il a été possible de mettre en évidence et de corriger les effets de non-linéarité dans la chaîne d'acquisition <br />d'INDRA. A l'issue de ce travail, je me suis attaché à selectionner les collisions centrales. <br />Pour ce faire, et dans le souci de ne pas biaiser les interprétations physiques résultantes, j'ai mis en oeuvre deux méthodes distinctes: sélection en paramètre d'impact ainsi qu'une analyse en composante principale. Une étude comparative de ces deux outils mathématiques a été entreprise donnant lieu à des résultats très instructifs.<br /><br /><br />L'interprétation des résultats a fait appel à plusieurs types de modèles lesquels impliquant la validité de certaines hypothèses (équilibre thermodynamique, existence d'un volume de "freeze-out"). L'emploi de modèles statistiques (SMM, MMMC) a permis <br />d'extraire la taille du système émetteur, dit "source unique", ainsi que son énergie d'excitation. L'anisotropie des distributions en énergie cinétiques des fragments, a permis de <br />mettre en évidence, en fonction de l'énergie incidente de la collision, une déformation de la source, mais également de reconstruire les énergies thermique et collective entrant en jeu. Une nouvelle comparaison des données à l'aide de modèles dits "dynamique" (QMD,CMD) a été également entreprise. A l'issu de cette étude, des critiques portant sur la validité d'une approche telles SMM ou MMMC ont pu être émises remettant en jeu le fondement de l'interprétation physique du flot collectif couramment employé.

La Multifragmentation du système nucléaire formé dans les collisions centrales Xe+Sn entre 32 et 50 MeV/A est étudiée avec le multidétecteur INDRA. Une analyse tensorielle permet la sélection des collisions centrales. Une proportion importante de la charge (environ 85 %) est émise isotropiquement, ce qui indique qu'un degré d'équilibration élevé est atteint. Les partitions de charges sont caractéristiques d'un régime de production multiple de fragments. La forme des distributions en énergie cinétique des fragments, ainsi que celle des fonctions de corrélation en vitesse réduite indiquent que la fragmentation est simultanée et se produit à une densité plus faible que la densité de saturation. La comparaison des données expérimentales avec les prédictions du modèle de multifragmentation statistique de Copenhague (SMM), permet de montrer que les partitions de charges sont compatibles avec l'hypothèse d'un équilibre thermodynamique, alors que les variables cinématiques sont plus contraignantes et difficiles à reproduire conjointement. Les fonctions de corrélations entre fragments permettent de contraindre le volume de freeze-out et d'estimer la part de l'énergie emmagasinée sous forme collective radiale. A 50 MeV/A, le volume de freeze-out est estimé à 2 .7 fois le volume correspondant à la densité de saturation. Il diminue avec l'énergie incidente et peut atteindre des valeurs de l'ordre de 2 fois le volume de saturation à 32 MeV/A. L'énergie collective varie de 0 à 1.3 MeV/A quand l'énergie incidente augmente. Elle n'est pas purement thermique et est probablement due à une phase de compression développée lors des premiers instants de la collision.