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Sections efficaces neutroniques via la méthode de substitution

Soutenance de thèse. Sections efficaces neutroniques via la méthode de substitution. Rapporteurs: M. Frank Gunsing CEA Saclay M. Laurent Tassan - Got CNRS IPN Orsay Examinateurs: M. Philippe Moretto Univ . Bx 1 CENBG M. Pascal Romain CEA DAM DIF

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Presentation Transcript

  1. Soutenance de thèse Sections efficaces neutroniques via la méthode de substitution Rapporteurs: M. Frank Gunsing CEA Saclay M. Laurent Tassan-Got CNRS IPN Orsay Examinateurs: M. Philippe Moretto Univ. Bx 1 CENBG M. Pascal Romain CEA DAM DIF M. Olivier Sérot CEA Cadarache Directeur de thèse: M. Gérard Barreau CNRS CENBG Co-encadrante: Mme BéatrizJurado CNRS CENBG Guillaume Boutoux Thèse réalisée au: CENBG (CNRS/IN2P3) – Université Bordeaux 1 Gradignan, Vendredi 25 Novembre 2011

  2. Plan 1/29 Motivations La méthode de substitution ● Principe et validité de la méthode Expérience de validation dédiée à la capture radiative 174Yb(3He,xγ) ● Dispositif expérimental ● Analyse des données Interprétation des résultats ● Distributions de spin-parité dans les réactions de transfert ● Avancées sur la compréhension de la méthode Perspectives et Conclusions . Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  3. Motivations: les données nucléaires 2 2/31 Besoin de σ(n,f) et σ(n,γ) dans la gamme d’énergie 1 keV < En < 10 MeV Nucléaire du futur: ● Transmutation des actinides mineurs ● Cycle 232Th/233U Noyaux stables s-process Noyaux connus Astrophysique nucléaire: ● s-process et r-process Besoin de σ(n,γ) Mesures très difficiles – Noyaux très radioactifs! Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  4. Réactions induites par neutrons 3/29 neutron AX Formation du noyau composé: Voie d’entrée FORMATION ● E*≈En+Sn ● Toutes les configurations d’états du noyau excité sont équiprobables A+1X* indépendance γ Formation d’un noyau composé Désexcitation du noyau composé: Voie de sortie DESEXCITATION neutron ● Hypothèse de Bohr ● Modèle statistique dépendant de (E*,J,π) fission FORMATION DESEXCITATION (MODELE OPTIQUE) (MODELE STATISTIQUE) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  5. La méthode de substitution (ou « surrogate ») 4/29 neutron particule chargée (p, d, t , 3He, α) éjectile (Cramer & Britt, 1970) AX Y Réactions « surrogate »: ● Réaction de transfert ou diffusion inélastique (ex: (p,p’), (d,p), (3He,α), …) A+1X* Deux hypothèses fondamentales: γ 1/ Formation d’un noyau composé 2/ Même probabilité de désexcitation neutron Mesure de la probabilité de désexcitation: fission CALCUL MESURE (réaction surrogate) (MODELE OPTIQUE) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  6. La validité de la méthode de substitution 5/29 La densité de niveaux à E*≈Sn assure un fort couplage des configurations d’états du noyau excité  les noyaux formés sont majoritairement des noyaux composés Réactions induites par neutrons ? = Réactions « surrogate » 1er cas: Distributions de spins similaires ● Hypothèse peu probable à basse énergie E* 2eme cas: La probabilité de décroitre est indépendante des spins et parités peuplés ● Hypothèse valide aux énergies d’excitation où la décroissance est dominée par la densité de niveaux Etats du continuum continuum . Etats discrets très sélectifs De nombreuses expériences ont permis de tester la méthode de substitution. Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  7. Comparaison avec des données neutroniques (fission) 6/29 T1/2=7370 a 3He 243 Am α t Grégoire Kessedjian, PLB (2010) 243Am(3He,tf)243Cm* 243Am(3He,αf)242Am* T1/2=163 j T1/2=432 a . ● Très bon accord même à basse énergie neutron Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  8. Etat de l’art (fission) 7/29 . ● En général, très bon accord (<10%) au seuil de fission Bf et au delà Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  9. Etat de l’art (capture radiative) 8/29 ● Peu d’expériences dédiées à la capture radiative ● Manque de données neutroniques pour comparaison ● Forte sensibilité au spin-parité ● Surestimation des données surrogate d’un facteur 3-5 . ● Choix d’une expérience complémentaire où:  la fission ne fait pas partie des voies de désexcitation  le dispositif expérimental est très complet Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  10. L’expérience 3He + 174Yb 6 9/29 174Yb 3He (3He,p) (3He,α) (3He,d) 176Lu (3He,t) 173Yb 175Lu 174Lu 175Lu+n 172Yb+n 173Lu+n (T1/2=1.37a) 174Lu+n (T1/2=3.31a) . ● Cible mince de 174Yb (250 μg/cm²) évaporée sur support fin carbone (50 μg/cm²) ● Facilité: Tandem 15MV de l’IPN Orsay ● 3He @ 24 MeV ● Données neutroniques existantes pour 175Lu(n,γ) et 172Yb(n,γ) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  11. Le dispositif expérimental (1/2) 6 10/29 4 scintillateurs C6D6 6 détecteurs Ge Détection des éjectiles ● Identification du noyau composé associé à la voie de transfert ● Cinématique des réactions de transferts: θ + Eejectile + Q  E* du noyau composé 174Yb(3He,p)176Lu* ∆E-E CIBLE 174Yb 3He γ ∆E-E Ejectile NSINGLES  NSINGLES(E*) : nombre de protons (=176Lu* formés) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  12. Le dispositif expérimental (2/2) 6 11/29 Probabilité de capture radiative: 4 scintillateurs C6D6 6 détecteurs Ge Nombre de noyaux composés qui émettent des gammas ∆E-E CIBLE 174Yb 3He γ ∆E-E Ejectile Nombre total de noyaux composés Efficacité de détection pour un événement de capture NSINGLES NCOINC NCOINC(E*): nombre des coïncidences entre un proton et un gamma (= 176Lu* qui émet un gamma) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  13. Photos du dispositif expérimental 6 12/29 Probabilité de capture radiative: Cible 174Yb Télescopes ∆E-E Nombre de coïncidence entre un éjectile et un gamma détecté dans un C6D6 Germanium Cible C6D6 Nombre total d’éjectile Efficacité de détection pour un événement de capture 3He Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  14. NSINGLES(E*) 6 13/29 Soustraction des contaminants: ● Réactions du faisceau d’3He avec le support en C et les impuretés (O). ● Les éjectiles émis dans ces réactions donne une mauvaise identification du noyau excité! NSINGLES brut θ=130° - Piste 8 12C 16O 13C Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  15. NSINGLES(E*) 6 13/29 Soustraction des contaminants: ● Réactions contaminantes avec le support en C et les impuretés (O). ● Les éjectiles émis dans ces réactions donne une mauvaise identification du noyau excité! NSINGLES brut θ=130° - Piste 8 12C 16O NSINGLES support C 13C (mesuré avec un support de carbone vierge) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  16. NSINGLES(E*) 6 13/29 Soustraction des contaminants: ● Réactions contaminantes avec le support en C et les impuretés (O). ● Les éjectiles émis dans ces réactions donne une mauvaise identification du noyau excité! θ=130° - Piste 8 12C NSINGLES = NSINGLES brut - NSINGLES support C 16O 13C  Rejet systématique des zones contaminées par 12C et 16O.  Bonne soustraction du 13C dans la zone d’intérêt (Sn<E*<Sn+1 MeV ) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  17. NCOINC(E*) – Analyse des C6D6 6 14/29 Coïncidence entre un éjectile et un évenement dans un des C6D6; ● Temps entre signal ∆E et signal C6D6 = 37ns Soustraction des gammas provenant du support C Détection d’un gamma: ● Discrimination neutron-gamma par « Pulse Shape Discrimination » Détection d’un gamma de capture radiative: ● E*>Sn  Compétition avec l’émission de neutron ● Le noyau résiduel après émission de neutron peut à son tour décroître par émission de gammas. ● Suppression de la contribution inélastique (n’γ) avec un contour sur l’énergie de détection des gammas. . Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  18. Efficacité de détection d’un événement de capture 6 15/29 Ecascade=E* εc (E*), une quantité difficile à déterminer: ● dépend du chemin de la cascade ● multiplicité, énergie des gammas de la cascade ? Techniques pour déterminer l’efficacité indépendamment du chemin de la cascade Principe de détection totale de l’énergie en combinaison avec la technique des fonctions de poids: ● utilisé habituellement dans le cadre des mesures neutroniques à n_TOF (CERN) et GELINA (IRMM) Méthode de l’efficacité constante: ● méthode basée sur une hypothèse d’efficacité constante ● permet de déterminer facilement l’efficacité dans le voisinage de Sn dans une réaction « surrogate » Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  19. Détection totale de l’énergie & Fonctions de poids 6 16/29 Principe de détection totale de l’énergie: ● Basée sur deux conditions: 1/ Faible efficacité de détection 2/ Efficacité proportionnelle à l’énergie ● L’efficacité de détection d’une cascade εc est alors indépendante du chemin de la cascade: Fonctions de poids: ● Notre dispositif doit vérifier la condition n°2 ● On pondère artificiellement la fonction de réponse de notre dispositif C6D6 avec des fonctions appropriées Une technique difficile: ● Simulation de la fonction de réponse Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  20. Détection totale de l’énergie & Fonctions de poids 6 16/29 Principe de détection totale de l’énergie: ● Basée sur deux conditions: 1/ Faible efficacité de détection 2/ Efficacité proportionnelle à l’énergie ● L’efficacité de détection d’une cascade εc est alors indépendante du chemin de la cascade: Fonctions de poids: ● Notre dispositif doit vérifier la condition n°2 ● On pondère artificiellement la fonction de réponse de notre dispositif C6D6 avec des fonctions appropriées Une technique difficile: ● Simulation de la fonction de réponse Probabilité qu’un γ-incident Ei dépose Ed dans le détecteur Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  21. Détection totale de l’énergie & Fonctions de poids 6 16/29 Principe de détection totale de l’énergie: ● Basée sur deux conditions: 1/ Faible efficacité de détection 2/ Efficacité proportionnelle à l’énergie ● L’efficacité de détection d’une cascade εc est alors indépendante du chemin de la cascade: Fonctions de poids: ● Notre dispositif doit vérifier la condition n°2 ● On pondère artificiellement la fonction de réponse de notre dispositif C6D6 avec des fonctions appropriées Une technique difficile: ● Simulation de la fonction de réponse ● Validation avec des réponses expérimentales jusqu’à 7 MeV. Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  22. Détection totale de l’énergie & Fonctions de poids 6 16/29 Principe de détection totale de l’énergie: ● Basée sur deux conditions: 1/ Faible efficacité de détection 2/ Efficacité proportionnelle à l’énergie ● L’efficacité de détection d’une cascade εc est alors indépendante du chemin de la cascade: Fonctions de poids: ● Notre dispositif doit vérifier la condition n°2 ● On pondère artificiellement la fonction de réponse de notre dispositif C6D6 avec des fonctions appropriées Une technique difficile: ● Simulation de la fonction de réponse ● Validation avec des réponses expérimentales jusqu’à 7 MeV. ● Construction de la fonction de réponse continue par interpolation Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  23. Détection totale de l’énergie & Fonctions de poids 6 16/29 Principe de détection totale de l’énergie: ● Basée sur deux conditions: 1/ Faible efficacité de détection 2/ Efficacité proportionnelle à l’énergie ● L’efficacité de détection d’une cascade εc est alors indépendante du chemin de la cascade: Fonctions de poids: ● Notre dispositif doit vérifier la condition n°2 ● On pondère artificiellement la fonction de réponse de notre dispositif C6D6 avec des fonctions appropriées Une technique difficile: ● Simulation de la fonction de réponse ● Validation avec des réponses expérimentales jusqu’à 7 MeV. ● Construction de la fonction de réponse continue par interpolation ● Détermination des fonctions de poids WE* par minimisation Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  24. Détection totale de l’énergie & Fonctions de poids 6 16/29 Principe de détection totale de l’énergie: ● Basée sur deux conditions: 1/ Faible efficacité de détection 2/ Efficacité proportionnelle à l’énergie ● L’efficacité de détection d’une cascade εc est alors indépendante du chemin de la cascade: Fonctions de poids: ● Notre dispositif doit vérifier la condition n°2 ● On pondère artificiellement la fonction de réponse de notre dispositif C6D6 avec des fonctions appropriées Une technique difficile: ● Simulation de la fonction de réponse ● Validation avec des réponses expérimentales jusqu’à 7 MeV. ● Construction de la fonction de réponse continue par interpolation ● Détermination des fonctions de poids WE* par minimisation ● Pondération des spectres C6D6 afin que εc=k.E* Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  25. Méthode d’efficacité constante 6 17/29 Une méthode simple : ● E*<Snaccessible dans les réactions « surrogate » +5%/MeV ● Rapport constant sous le Sn efficacité constante au dessus du Sn ● Calculs TALYS de multiplicité gamma: faible variation dans le continuum ● Excellent accord avec l’analyse des fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn <E*< Sn + 1 MeV Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  26. Probabilités de capture radiative (C6D6) 6 18/29 (3He,d)175Lu* (3He,p)176Lu* (3He,t)174Lu* (3He,α)173Yb* . ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV ● Probabilité accompagnée de leur matrice de variance-covariance Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  27. Analyse des Germaniums 6 19/29 ● Analyse spectroscopique des noyaux excités formés en fonction de E* Emergence des gammasdu noyau résiduel après émission de neutron ● Identification des transitions relatives à la voie (3He,pγ)et à l’ouverture de la voie inélastique (3He,pn’γ).  Cible isotopiquement pure ● Coïncidence en temps éjectile-gamma (Ge) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  28. Probabilités de capture radiative (Ge) 6 20/29 ● Suivre l’intensité de transitions choisies du noyau composé d’intérêt en fonction de E* ● Normalisation sous le Sn 388.9 9- 4+ 381.3 3+ 299.3 233.1 2+ 1+ 35ns (194.4) 8- 184.1 1- 3.6h (122.8) stable (0.0) 7- 176Lu* ● Avantage: on choisit une transition connue ● Inconvénient: la statistique (3He,p)176Lu* (3He,d)175Lu* ● L’alimentation des transitions choisies est indépendante de l’E* OU ● Toutes les cascades empruntent les transitions sélectionnées. ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV (3He,t)174Lu* (3He,α)173Yb* ● Probabilité accompagnée de leur matrice de variance-covariance  Validation de l’analyse C6D6 Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  29. Extraction de la section efficace de 175Lu(n,γ) 6 21/29 CALCUL MESURE (réaction surrogate) (MODELE OPTIQUE) ● Potentiel optique déformé ● Calcul TALYS (ECIS-06) ● Incertitudes <5% 174Yb(3He,pγ)176Lu* 175Lu(n,γ) ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV ● Surestimation de la sections efficace « surrogate » d’un facteur 3 ! Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  30. Interprétation de la voie 174Yb(3He,p)176Lu* 6 22/29 ● Comparaison de la Pγexp. avec des calculs TALYS (n, γ) et (γ, γ) ● Ajustement des paramètres statistiques (densités de niveaux – « γ-strength-functions ») dans TALYS ● cas de 175Lu+n: ● cas de 176Lu+γ: Spins peuplés dans 174Yb(3He,p) proche de ceux peuplés dans (176Lu +γ)? Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  31. Distribution des moments angulaires peuplés 6 23/29 Distribution de spin modélisée par une gaussienne indépendante de l’E* Rapport d’embranchement calculé avec TALYS FIT <J>=7 ħ Sn σ=2.3 ħ 174Yb(3He,p)176Lu* ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  32. Interprétation des résultats 6 24/29 E* ● Compétition neutron/gamma ● Règles de sélectivité ● La voie (n,n) est la réaction dominante J=3-4 11/2+ n 9/2+ Sn 7/2+ Pγ 175Lu γ 1 ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV E* 7- Sn 176Lu* Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  33. Interprétation des résultats 6 24/29 E* ● Etat du noyau résiduel très sélectif:: l’émission de neutron est défavorisé! ● La compétition renforce l’émission γ J=7 11/2+ 9/2+ n Sn 7/2+ Pγ 175Lu 1 γ ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV E* 7- Sn 176Lu* Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  34. Interprétation des résultats 6 24/29 ● Les premiers états excités du noyau résiduel sont très sélectifs. ● Les transitions vers les premiers états excités du noyau résiduel sont aussi très improbables.  Désexcitation gamma par défaut  Origine de la surestimation de la Pγ E* J=7 n’ 11/2+ 9/2+ γ Sn 7/2+ n 175Lu ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV 7- 176Lu* Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  35. Interprétation de la voie 174Yb(3He,αγ)173Yb* 6 25/29 172Yb(n,γ) ● Surestimation de la section efficace de 172Yb(n,γ) d’un facteur 10! ● Fit de la probabilité expérimentale pour déduire la distribution de spins:  Spins peuplés plus élevés <J>=4 ħ σ=3.2 ħ Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  36. Synthèse 6 26/29 ● Forte sensibilité de la capture radiative à la différence de spin  Petite variation de la probabilité en absolue = plusieurs facteurs en relatif! ● Rôle et quantification de la distribution de spin du noyau composé  Spins moyens peuplés en transfert plus élevés de 3-4 ħ . ● Etats de basse énergie du noyau résiduel après émission de neutron très sélectifs!  La différence de spins défavorise l’émission de neutron  La compétition renforce l’émission gamma ● Densités de niveaux plus élevées avec la masse et E*:  Cas des actinides plus favorable  Réduction des déviations entre données « surrogate » et neutroniques ● Meilleure compréhension des expériences de substitution dédiées à la fission Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  37. Perspectives – L’importance des distributions de spins 6 27/29 ● Probabilités « surrogate » précieuses si on connait les distributions de spins! ● Des avancées théoriques importantes pour le calcul des distributions de spin pour les transferts de type « stripping » et « pick-up », par exemple (p,d), (d,p) et (3He,α) ● Les distributions de spin « expérimentales » de ce travail peuvent être élargies à d’autres cibles  dépendance de la distribution de moment angulaire avec le noyau? . Si on connaissait les distributions de spins… Méthode surrogate dépendant de Jπ: Connue (calcul ou exp.) Paramètres du modèle statistique contraints Mesurée Déduction de sections efficaces impossibles à obtenir autrement! ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV FORMATION DESEXCITATION CALCUL TALYS (ECIS) PARAMETRES AJUSTES!! Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  38. Perspectives 6 28/29 ● Expérience de validation avec une réaction (d,p) dans la région des actinides: 238U(d,p)239U*  238U(n,f) et 238U(n,γ) Réactions surrogate en cinématique inverse avec des faisceaux d’ions radioactifs: ● Cibles cryogéniques (CHYMENE)  réactions (p,d) et (d,p) ● Etudes de la fission / capture radiative des fragments de fission et actinides sur les installations SPIRAL2 et HIE-ISOLDE. ● Etudes de régions inaccessibles en cinématique directe ● HIE-ISOLDE: Faisceaux d’Ac, Th, Pa en 2015 . F-ELISe (Fission @ Electron-Ion Scatteringexperiment): ● Collision électrons - ions lourds radioactifs à des énergies relativistes ● Réaction de substitution: (e,e’) ● Etat du noyau fissionnant bien défini (A, Z, E*,moment angulaire!!) ● Probabilité de fission surrogate ● Etude de la fission: Identification des fragments de fission en A,Z ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  39. CONCLUSION 6 29/29 ● La méthode surrogate dédiée à la capture radiative est mise à mal ● Expérience 3He+174Yb ● Couplage de deux dispositifs de détection gamma (C6D6 / Ge):  probabilité de capture mesurée par deux méthodes indépendantes au sein de la même expérience .  méthode alternative pour déterminer l’efficacité ● Désaccord important des données « surrogate » avec les données neutroniques  Déduction des distributions de spins peuplés  Sélectivité de l’émission de neutrons ● Indispensable pour accéder à des noyaux de très courte durée de vie ● La clé du problème: les distributions de spins  besoin des théoriciens ● De nombreuses perspectives ● Les réactions « surrogate »: un sujet de premier plan! ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  40. REMERCIEMENTS 6 • B. Jurado1, V. Méot2, O. Roig2, C. Théroine2 , M. Aïche1, A. Bail2 , G. Barreau1, E. Bauge2,A. Blanc2 , J.T. Burke9 , N. Capellan1,7, P. Chau2 ,I. Companis1, S.Czajkowski1, J.M. Daugas2, X. Derkx5 , L. Gaudefroy2, F. Gunsing4, B. Haas1, G. Kessedjian1,7, I. Matea6, L. Mathieu1, P. Morel2, N. Pillet2, M.G Porquet8, P. Romain2, K.-H. Schmidt1, O. Sérot3 , J. Taieb2, L. Tassan-Got6, I. Tsekhanovich1 • 1CENBG Bordeaux, CNRS/IN2P3, Université Bordeaux 1 • 2CEA – DAM – DIF • 3CEA – Cadarache , DEN/DER/SPRC/LEPh • 4CEA – Saclay , DSM/DAPNIA/SPhN • 5GANIL, CNRS/CEA • 6IPN Orsay, CNRS/IN2P3 • 7LPSC Grenoble, CNRS/IN2P3 • 8CSNSM Orsay, CRNS/IN2P3 • 9Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  41. Nombre d’état du noyau résiduel après émission de neutrons sous 1 MeV: 91Zr: 1 niveau 92Zr* 155Gd: 60 niveaux 156Gd* 235U: 90 niveaux 236U*

  42. Géométrie compacte et complexe Faisceau 3He Chambre de réaction

  43. Ncoinc 7 Suppression des gammas provenant de la voie inélastique (n’gamma) Seuil sur l’énergie de détection des gammas: 200keV – 400 keV. Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  44. La méthode des ratios 6 Section efficace inconnue Référence ● Méthode développée en 2005 à Livermore/Berkeley ● Deux mesures « surrogate » identiques sur deux cibles différentes ● Certaines quantités s’annulent dans le rapport! ● Réduction des erreurs systématiques ● Compensation des effets de moments angulaires dans certains cas ● Compensation des effets de pré-équilibre aux hautes énergies . ● Sévères limitations dans des régions dominées par des noyaux radioactifs: σ(n,γ) de référence inexistantes et cibles plutôt rares! Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  45. Etat de l’art (ratios) 6 Section efficace inconnue Reference . ● Critères de validité flous ● Interprétation des résultats difficile (annulation possible des effets de spins) Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  46. Etalonnage des télescopes: ● avec les réactions de transfert: 208Pb(3He,d)209Bi* 208Pb(3He,α)207Pb* ● Etats excités bien connus ● Avantage: étalonnage dans la gamme d’énergie d’interêt Résolution en énergie des télescopes:

  47. Interprétation de la voie 174Yb(3He,α)173Yb* 6 28/35 ● Ajustement des paramètres statistiques (densités de niveaux – fonctions de forces) dans TALYS ● Comparaison de la probabilité mesurée dans 174Yb(3He,αγ)173Yb* avec les probabilités calculés: 172Yb(n,γ)173Yb* 173Yb(γ,γ)173Yb* ● Le noyau résiduel est un pair-pair  observation de la compétition avec l’émission de neutrons Spin du noyau composé ● 172Yb(n,γ), <J>=0+(1/2 ) ħ (considérant des neutrons « s-wave ») ● 173Yb(γ, γ), <J>=(5/2)±1 ħ (considérant des photons E1) Moment Angulaire orbital Spin du projectile Spin de la cible ● Hypothèse conforté par les calculs et l’expérience ● Excellent accord avec les fonctions de poids. ● Domaine de validité: Sn<E*<Sn + 1 MeV ● Spins peuplés dans la réaction 174Yb(3He,α) plus élevés que dans 172Yb(n,γ) et 173Yb(γ, γ) ● Les ouvertures des voies 4+, 6+ et 8+ laisse présager des spins élevés Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

  48. Distribution de spin dans 174Yb(3He,a)173Yb* 6 Distribution de spin modélisée par une gaussienne indépendante de l’E* Rapport d’embranchement calculé avec TALYS FIT <J>=4 ħ Sn σ=3.2 ħ Soutenance de thèse Guillaume Boutoux 25/11/2011

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