Étude du ³⁶Ca : structure nucléaire et implications astrophysiques

Study of ³⁶Ca : nuclear structure and astrophysical implications Le noyau de ³⁶Ca possède plusieurs propriétés fascinantes liées à la structure nucléaire, avec l'étude des effets de brisure de la symétrie d'isospin et de l'évolution de l’espacement des couches à la limite de non-liaison. De plus, l’énergie et la structure de ses états excités ont un intérêt astrophysique notamment pour l'étude de la réaction ³⁵K(p,γ)³⁶Ca qui est impliquée dans le processus rp se produisant dans les sursauts X.La symétrie isospin est l'une des symétries les plus fondamentales du noyau et est liée à l'indépendance de charge de l'interaction forte. Si la symétrie d'isospin est strictement préservée, les schémas de niveaux des noyaux miroirs (avec un nombre échangé de protons et de neutrons) devraient être identiques. L'interaction coulombienne brise la symétrie d'isospin et donne lieu à un décalage de l'énergie d'excitation entre les états analogues des noyaux miroirs, appelé différence d'énergie miroir. Dans le cas de la paire miroir ³⁶Ca-³⁶S, l'interaction coulombienne agit comme une loupe de la structure nucléaire, dont les effets sont examinés dans ce travail.La motivation d'astrophysique nucléaire est liée à la mesure indirecte du taux de la réaction ³⁵K(p,γ)³⁶Ca afin de mieux comprendre le profil de luminosité émis lors des sursauts X de Type Ia. En effet, cette réaction a été identifiée comme l'une des dix réactions (p,γ) qui pourraient avoir un impact significatif sur la forme de la courbe de lumière calculée des sursauts X. La présente expérience vise à étudier l'énergie, les valeurs de spin, les facteurs spectroscopiques protons et les largeurs des états excités d'intérêt astrophysique dans le ³⁶Ca. Les informations spectroscopiques pertinentes sont utilisées pour réexaminer le taux de la réaction ³⁵K(p,γ)³⁶Ca et ses incertitudes correspondantes et déterminer son impact sur la courbe de lumière des sursauts X.Le ³⁶Ca a été étudié au GANIL au moyen des réactions de transfert ³⁷Ca(p,d) et ³⁸Ca(p,t) à environ 50 MeV/nucléons. Des faisceaux radioactifs de ³⁷Ca et ³⁸Ca, produits avec le spectromètre LISE, ont été mesurés par deux ensembles de détecteurs sensibles à la position avant d'interagir avec une cible cryogénique d'hydrogène liquide. 6 télescopes MUST2 (cristaux de silicium DSSD et CsI) ont été utilisés pour identifier et mesurer les particules légères émises pendant la réaction de transfert. Un ensemble de trois détecteurs (chambre d'ionisation, chambre de dérive et scintillateur en plastique) ont été utilisés pour détecter l'ion lourd sortant dans le canal de sortie. La détection des éjectiles légers et lourds a permis une détermination complète de la cinématique de la réaction, une attribution du moment angulaire transféré L de tous les états produits, et une réduction significative du bruit de fond.La spectroscopie complète du ³⁶Ca a été obtenue et de nouveaux états excités ont été identifiés. De très grandes différences d'énergie miroir ont été observées dans les nouveaux états intrus du ³⁶Ca. La corrélation des protons, vue à partir de la désintégration en deux protons des états hautement excités, a également été étudiée. Grâce aux résultats expérimentaux et aux calculs de modèles en couche, le taux de réaction ³⁵K(p,γ)³⁶Ca a été réévalué et fortement contraint avec une incertitude statistique pertinente. Outre le ³⁶Ca, la première étude de la spectroscopie du ³⁵Ca (y compris la mesure de sa masse) sera également présentée.