Le travail présenté dans ce manuscrit regroupe deux études de spectroscopie γ. La première concerne les isomères des noyaux de néodyme autour de N=82. Ces noyaux, lorsqu'ils sont étudiés par des modèles de type Cranked-Nilsson-Strutinsky, présentent des états énergétiquement favorisés. Ils sont autant de candidats pour la recherche d'isomères de spin. Expérimentalement, un certain nombre d'états isomériques ont déjà été observés dans les noyaux de 138,139,140Nd sur lesquels porte cette étude. Afin de mieux caractériser ces états, une expérience a été menée en août 2009 à Jyväskylä auprès de l'ensemble de détection JUROGAM-RITU-GREAT. La réaction de fusion-évaporation 48Ca + 76Zr 144Nd* réalisée avec une cible mince a permis de produire majoritairement les noyaux 139,140Nd. Les noyaux produits, transportés au plan focal par le spectromètre RITU, sont implantés et le rayonnement émis par la décroissance des isomères est ensuite recueilli par l'ensemble de détection GREAT. Nous développerons l'analyse complète de cette expérience et nous montrerons les résultats émergents. Nous avons, par exemple, pu montrer l'alimentation du niveau 20+ de 140Nd ainsi que le placement énergétique du niveau isomérique du noyau 139Nd. La deuxième partie de ce travail s'articule autour de la recherche de la symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. Cela a consisté à la fois en un travail de spectroscopie γ des bandes de parité positive de ce noyau, laquelle a fait émerger un certain nombre de nouvelles transitions. Le deuxième volet de cette étude consistait à simuler dans l'environnement ROOT - GEANT4 le seuil d'observation des signaux faibles avec le détecteur de rayonnements γ de nouvelle génération AGATA

La région des noyaux transfermium (Z = 100 à 104) est la dernière région de la charte nucléaire accessible en spectroscopie. Elle donne ainsi les ultimes points dʼancrage pour les modèles. Elle se situe en outre sur les chaînes de décroissance a des noyaux superlourds. Cette région se situe à la limite des capacité de mesures spectroscopiques actuelles. Elle demande donc des développements technologiques pour passer ces limites. Ma thèse porte sur différents aspects de la spectroscopie des noyaux de la région transfermium. Jʼai participé au développement des cartes dʼacquisition numériques TNT2D pour détecteurs germanium. Jʼai validé leur utilisation sur le spectromètre gamma JUROGAM et quantifié le gain apporté par rapport à un système dʼacquisition analogique. Ces tests entraient dans la préparation de lʼexpérience visant lʼétude spectroscopique prompte du noyau 256Rf. Cela mʼa également amené à travailler au développement dʼun faisceau de 50Ti isotopique. Dans cette optique, jʼai étudié et testé lʼutilisation de composés organométalliques du titane compatible avec la technique MIVOC. Jʼai en parallèle étudié lʼutilisation de pastilles de titane métallique ou de dioxyde de titane au moyen dʼun four à induction nouvellement développé à lʼUniversité de Jyväskylä. Ces développements nous permettront prochainement dʼeffectuer lʼétude en spectroscopie prompte du 256Rf. En parallèle à ces développement, jʼai eu la chance dʼétudier en spectroscopie prompte le noyau 246Fm à lʼUniversité de Jyväskylä. Les mesures ont permis de mettre en évidence la bande rotationelle basée sur le niveau fondamental du 246Fm. Cette bande a été observée jusquʼau niveau 16+ et présente un comportement assez similaire aux isotopes pair-pairs voisins hormis le haut de la bande pour lequel une statistique plus forte serait nécessaire pour conclure.

Des calculs théoriques utilisant la méthode de champ moyen ont suggérée l'existence des formes du noyau avec la symétrie tétraédrique et/ou octraédrique dans la région des terres rares au voisinage des noyaux 156Gd et 160Yb. Dans les noyaux avec une symétrie tétraédrique pure, des transitions intra-bande E2 à bas spin dans des bandes de parité négative disparaissent ou sont très faibles. Ce travail est dédié à une recherche expérimentale de la symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. Une expérience a été faite à Jyväskylä avec le multi-détecteur JUROGAM, sur la réaction de fusion - évaporation 154Sm(, 2n)156Gd. L'analyse des données, a établi les rapports d'embranchement de deux bandes de parité négative et a permis, par distribution angulaire, de connaître la nature d'une nouvelle transition. Les rapports d'embranchement obtenus sont comparables avec ceux des expériences précédentes et quelques limites supérieures ont été déterminées. L'absence de transitions à bas spin (I$^{pi}<9$) dans la bande de parité négative à spin impair a été confirmée. Ces résultats ont renforcé l'hypothèse d'une symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. La spectroscopie gamma est l'outil majeure utilisé dans ce travail. Les principes ainsi qu'une étude de simulation réaliste sont détaillés dans ce manuscrit. La simulation avec des événements réalistes a été faite pour comparer la fonction de réponse de deux types de multidétecteurs EUROBALL et AGATA. Les résultats montrent que sous certain conditions la phase démonstrateur d'AGATA peut être utilisée pour la recherche d'événements rares.

Le principal axe de recherche depuis ma thèse a été l'étude des formes extrêmes du noyau avec un accent particulier sur la désexcitation des noyaux superdéformés. Depuis 2002, je me suis orientée vers l'investigation des propriétés des noyaux très lourds avec l'étude des premiers états excités et états isomériques des noyaux au delà du Fm. Dans les 2 cas, l'outil privilégié est la spectroscopie γ . C'est donc logiquement que je me suis investie dans la recherche et le développement associés à la nouvelle génération de multidétecteurs 4πγ : AGATA.

Les travaux effectués au cours de cette thèse au sein du groupe de structure nucléaire de l'IPN d'Orsay s'articulent autour de la production, en vue d'une étude par spectroscopie gamma, de noyaux exotiques riches en neutron de la couche fp. Dans ce cadre, nous avons mis en place, auprès de l'accélérateur Tandem d'Orsay, un multi-détecteur au germanium baptisé ORGAM, destiné à la spectroscopie gamma à haute résolution. Au cours de l'année 2008-2009, les détecteurs amenés à composer ORGAM ont été testés individuellement, ainsi que le dispositif annexe de réjection Compton, en coopération avec la division instrumentation du laboratoire. Parallèlement, le système d'alimentation automatique en azote liquide, destiné au maintien des détecteurs à basse température, a été amélioré et fiabilisé. L'ensemble du dispositif a été mis en place sur une ligne de faisceau de l'accélérateur tandem avec le concours du personnel technique de l'accélérateur.La première expérience utilisant le dispositif ORGAM a été réalisée en juillet 2009. Cette expérience, dont les données ont été analysées dans le cadre de ce travail, visait à étudier les collisions profondément inélastiques entre un faisceau de 36S accéléré à 154 MeV, et une cible de 70Zn. Un dispositif permettant la détection des particules chargées émises à grand angle a été utilisé afin d'identifier les fragments de ces collisions. Il n'a pas été possible, du fait du fond important induit par la diffusion élastique du faisceau dans la cible, d'identifier directement ces fragments. L'étude des coïncidences gamma-gamma avec le détecteur ORGAM a cependant permis de mettre en évidence de nombreuses cascades de photons désexcitant des noyaux potentiellement produits par les réactions d'intérêt.Les données recueillies au cours d'une autre expérience, réalisée auprès du tandem d'Orsay en 2005, ont été analysées dans le cadre de ce travail. Cette expérience, visant à produire par fusion évaporation entre un faisceau de 14C à 25 MeV et une cible de 48Ca, les noyaux de 59Mn et de 57Cr, a permis d'établir une partie du spectre en énergie d'excitation de ces noyaux, jusqu'à une énergie d'excitation supérieure à 3 MeV.Une étude théorique des noyaux de chrome impairs de la couche fp a été tentée à l'aide d'un modèle phénoménologique de couplage intermédiaire. Ce modèle a permis une description satisfaisante du 53Cr. Les prédictions du modèle, qui ne prend pas en compte l'interaction entre nucléons de valence, se sont avérées beaucoup moins satisfaisante pour les noyaux de 55Cr et 57Cr.

Les noyaux au rapport neutron/proton exotique font l'objet d'une grande part des recherches actuelles de la physique nucléaire, aussi bien pour les moyens de les synthétiser -car ils sont difficilement accessibles- que pour leur interprétation. Dans cette thèse les noyaux riches neutrons de la masse A=100 ont été créés, à haut spin, par une réaction d'ions lourds particulière, la fission induite par ions lourds. Les noyaux produits ont été identifiés, un à un, au travers de leur rayonnements gamma mesurés par le multi-détecteur EUROBALL III. Quelques caractéristiques de ce mode de production, extraites de nos données, sont discutées. La spectroscopie gamma précise d'isotopes riches en neutrons de Technétium (A = 103) et d'Argent (A = 111, 113, 115) est présentée. Les orbitales de protons sous-jacentes sont identifiées par le rôle qu'elles jouent dans la structure des bandes d'excitation de noyaux de masse impaire de cette region de masse (Technétium, A de 97 à 107; Rhodium, A de 105 à 111; Argent A de 107 à 115). Une interprétation de ces noyaux impairs en protons est proposée, utilisant également les résultats d'un code rotor plus une quasi-particule et de calculs microscopiques self­consistants. Ces noyaux sont en effet un bon test pour ces modèles théoriques dont la plupart des ingrédients est issue de résultats sur quelques noyaux seulement de la vallée de stabilité.

Le travail présenté dans ce manuscrit regroupe quatre études par spectroscopie gamma de quatre noyaux produits par une réaction de fission induite par protons de 25 MeV, sur une cible épaisse d'238U. Cette expérience a été menée au JYFL à Jyväskylä auprès du multidétecteur JUROGAM II. Dans ce manuscrit l'étude spectroscopique détaillée des noyaux : 84Se, 86Se, 83As et 98Y a été menée. Les trois premiers noyaux sont des noyaux sphériques se situant au voisinage de la couche magique N = 50. Leurs études peuvent permettre de mieux aborder l'évolution du gap de cette couche, mais aussi d'améliorer les interactions utilisées dans les calculs de modèle en couches permettant de reproduire leurs comportements. Huit nouvelles transitions ont pu être assignées à ces noyaux, ces résultats expérimentaux sont relativement bien en accord avec les calculs de modèle en couches effectués. Le noyau 98Y est un noyau possédant une coexistence de formes nucléaires. Alors que les états d'énergies inférieures à 500keV ont une configuration sphérique, les états situés au dessus sont déformés. Cinq nouvelles transitions ont été déterminées et ajoutées au schéma de niveaux existants, et deux calculs utilisant deux modèles collectifs ont été réalisés. Le premier utilisant le modèle GICM reproduit le comportement des états au dessous de 500keV et le deuxième QPRM reproduit les états prolate déformés permettant l'assignation d'un comportement sphérique à l'isomère (10-). / The work presented in this thesis includes four gamma-ray spectroscopy studies of four nuclei produced by fission induced by 25 MeV protons, on a thick target of 238U. This experiment was realized at JYFL in Jyväskylä with the multi-detector JUROGAM II. In this manuscript a detailed spectroscopic study of nuclei : 84Se, 86 Se, 83 As and 98Y was performed. The first three nuclei are spherical and they are on or adjacent to the N =50 shell closure. Their studies provide a better understanding of the possible decrease in energy of this shell closure, and also of the interactions used in shell-model calculations. Eight new transitions have been assigned to these nuclei and these experimental results are in a relatively good agreement with the shell-model calculations. In the nucleus 98Y a coexistence of nuclear shapes is observed. While the low-energy states below 500keV have a spherical configuration, higher lying states are deformed. Five new transitions were discovered and added to the existing levels scheme, and two calculations using two collective models have been made. The first set of calculations has used the GICM model to reproduce the behavior of states below 500keV and the second set of calculations has used QPRM to reproduce the prolate deformed states, and permitted the assignment of a spherical shape to the isomer (10-).

Des calculs théoriques utilisant la méthode de champ moyen ont suggérée l'existence des formes du noyau avec la symétrie tétraédrique et/ou octraédrique dans la région des terres rares au voisinage des noyaux 156Gd et 160Yb. Dans les noyaux avec une symétrie tétraédrique pure, des transitions intra-bande E2 à bas spin dans des bandes de parité négative disparaissent ou sont très faibles. Ce travail est dédié à une recherche expérimentale de la symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. Une expérience a été faite à Jyväskylä avec le multi-détecteur JUROGAM, sur la réaction de fusion - évaporation 154Sm(, 2n)156Gd. L'analyse des données, a établi les rapports d'embranchement de deux bandes de parité négative et a permis, par distribution angulaire, de connaître la nature d'une nouvelle transition. Les rapports d'embranchement obtenus sont comparables avec ceux des expériences précédentes et quelques limites supérieures ont été déterminées. L'absence de transitions à bas spin (I$^{pi}<9$) dans la bande de parité négative à spin impair a été confirmée. Ces résultats ont renforcé l'hypothèse d'une symétrie tétraédrique dans le noyau 156Gd. La spectroscopie gamma est l'outil majeure utilisé dans ce travail. Les principes ainsi qu'une étude de simulation réaliste sont détaillés dans ce manuscrit. La simulation avec des événements réalistes a été faite pour comparer la fonction de réponse de deux types de multidétecteurs EUROBALL et AGATA. Les résultats montrent que sous certain conditions la phase démonstrateur d'AGATA peut être utilisée pour la recherche d'événements rares. / Theoretical calculations using realistic mean-eld method suggest the existence of nuclear shapes with tetrahedral and/or octahedral symmetries in some rare earth nuclei around 156Gd and 160Yb. In nuclei with exact tetrahedral symmetry, the E2 intra-band transitions are predicted to vanish completely or to be very weak. This work is devoted to an experimental research of the tetrahedral symmetry in the nucleus 156Gd. An experiment has been carried out with the JUROGAM - rays detector at Jyväskylä by using the fusion - evaporation reaction 154Sm(, 2n)156Gd. In analysis, the branching ratios of two parity negative bands were determined, the angular distribution has been analyzed to determine the nature of one inter-band transition between these two bands. The transitions strength ratios determined are of the same order of magnitude as previous experiments, and some upper limits have been established for the lowest spin. The missing of the E2 transitions below the (I$^{pi}<9$)states in the odd spin parity negative band were conrmed. The results of this work reinforced the hypothesis of the tetrahedral symmetry in the nucleus 156Gd. -ray spectroscopy is the major tool used for this work. Detection principles and -ray simulations are detailed in the document. The simulation, based on realistic events, has been realised to compare the response function of two multidetectors EUROBALL and AGATA. The results show that under certain conditions the rst phase of AGATA (demonstrator) is also a tool to search for rare events

Afin de sonder la persistance de la fermeture de couches à N=50 pour les isotopes de nickel, une expérience a été réalisée au RIBF (RIKEN, Japon) pour produire des noyaux autour du ⁷⁸Ni par fission en vol d'un faisceau de ²³⁸U. Les spectromètres BigRIPS et ZeroDegree ont été utilisés pour la purification et la sélection des noyaux d'intérêt. La décroissance de ces noyaux a été observée avec le dispositif EURICA pour la détection des rayonnements gamma, couplé avec le détecteur à particules chargées WAS3aBi.L'analyse des corrélations entre l'implantation des ions ⁷⁹′⁸⁰Cu et leur décroissance, ainsi que les spectres de décroissance gamma en simple et double coïncidence, nous ont permis de proposer un schéma de niveaux excités pour le ⁷⁹Zn, avec assignation de spin et parité pour la plupart des états. Nous avons aussi mis une contrainte entre 3hbar et 5hbar sur la valeur du spin de l'état fondamental du ⁸⁰Cu. La comparaison avec un modèle schématique de couplage cœur-particule nous a permis d’interpréter le schéma de niveau et de proposer des hypothèses sur la nature des états observés. Les énergies des états de particule individuelle extraites du calcul théorique indiquent la persistance du gap N=50 à Z=28. / In order to investigate the persistence of the N=50 gap for the Nickel isotopes, an experiment has been performed at RIBF (RIKEN, Japan) to produce exotic nuclei around ⁷⁸Ni by in-flight fission of a ²³⁸U beam. The BigRIPS and ZeroDegree spectrometers were used to purify and select the nuclei of interest. Their decay was detected with the EURICA detector for γ-ray detection, coupled with the charged particle WAS3aBi detector. The analysis of the correlations between the ion implantation and their decay, as well as the γ decay spectra in simple and double coincidence allowed us to propose a level scheme of the excited states for the ⁷⁹Zn, and we assigned the spin and parity for most of the states. We also constrained the spin value for the fundamental state of the ⁸⁰Cu, between 3hbar and 5hbar. Comparison with a core-particle coupling model allowed us to interpret the level scheme and propose hypothesis about the nature of the observed states. The single particle state energies extracted from the theoretical calculation indicate the persistence of the N=50 gap at Z=28.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du programme de recherche et développement en cours auprès de l'installation européenne ALTO (Accélérateur Linéaire et Tandem d'Orsay) à l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay afin de fournir de nouveaux faisceaux de noyaux exotiques riches en neutrons, les plus intenses possibles. La production de tels faisceaux permettra de réaliser des expériences cruciales pour l'avancement de nos connaissances dans le domaine de la physique nucléaire. A ALTO, les noyaux riches en neutrons sont produits par photofission dans des cibles épaisses de carbure d’uranium. Afin d’améliorer les intensités des faisceaux radioactifs, et notamment ceux constitués d'isotopes de vie courte, il est nécessaire de développer des cibles denses et poreuses, deux propriétés a priori antagonistes mais indispensables pour favoriser respectivement la quantité de fragments de fission produits et leur diffusion hors de la cible. Des résultats récents obtenus dans le cadre de projets européens ont démontré la possibilité d'obtenir des faisceaux de noyaux inaccessibles jusqu'à présent, grâce à des cibles réfractaires dotées d'une structure nanométrique. Une étude systématique des paramètres de fabrication (broyage et mélange des poudres précurseurs, pressage, épaisseur, carburation...) a conduit à la mise au point de protocoles de synthèse de cibles nano-structurées. Quatorze types d'échantillons différents ont ainsi été élaborés ; après avoir caractérisé leurs propriétés physico-chimiques, les échantillons ont été irradiés avec un faisceau de deutons délivré par l’accélérateur tandem du laboratoire et les fractions relâchées d'une quinzaine d'éléments ont été mesurées par spectrométrie gamma. L'analyse statistique des résultats, effectuée dans un cadre multidimensionnel, a permis d'établir des corrélations fortes entre les propriétés de relâchement et certaines propriétés structurales, notamment la porosité (quantité et répartition sur des pores de faible dimension), la taille des grains et des agrégats. / This thesis is part of the research and development program performed at the ALTO facility (Accélérateur Linéaire et Tandem d'Orsay) at the Institut de Physique Nucléaire d’Orsay (IPNO) in order to provide new beams of exotic neutron-rich nuclei, as intense as possible. The production of such beams will allow performing crucial experiments for the advancement of knowledge in the field of nuclear physics. At ALTO, the neutron-rich nuclei are produced by photofission in thick uranium carbide targets. To improve the radioactive beam intensities, in particular those formed by short-lived isotopes, it is necessary to develop dense and porous targets, two properties a priori antagonistic but essential to increase respectively the amount of fission fragments produced and their diffusion out of the target. Recent results obtained in the framework of European projects have demonstrated the possibility to obtain beams of nuclei unreachable up to now using refractory targets with a nanoscaled structure. A systematic study of the manufacturing parameters (grinding and mixing of precursor powders, pressing, thickness, carburization...) led us to develop synthesis protocols of nanostructured targets. Fourteen different samples were produced and their physicochemical properties have been characterized. Then the samples were irradiated with the deuteron beam delivered by the tandem accelerator of the laboratory and the released fractions of about fifteen elements were measured by gamma spectrometry. The statistical analysis of the results, carried out using a multivariate approach, allow us to establish strong correlations between the release properties and some structural properties, namely the porosity (quantity and distribution on small pores), the grain and aggregate size.