Thèmes/programmes  La matière nucléaire dans ses états extrêmes / Structure du noyau / noyaux exotiques

Objectifs

Pour développer la compréhension de l'interaction Nucléon-Nucléon au sein de la matière nucléaire, les physiciens étudient la structure du noyau. Des informations essentielles pour le développement des modèles nucléaires sont obtenues par l’étude expérimentale des noyaux radioactifs de plus en plus éloignés de la vallée de stabilité, et notamment de ceux qui présentent des propriétés inhabituelles, les « exotiques ». On veut donc déterminer la spectroscopie de ces noyaux, elle est déduite de réactions nucléaires directes : les diffusions élastique et inélastiques sur proton (p,p’) pour explorer la structure et les états excités ; les réactions de transfert à un nucléon (p,d), (d,p), ou deux nucléons (p,t) qui donnent accès à la structure en couches à une particule des noyaux.

Pour mener ces réactions en cinématique inverse avec des faisceaux de noyaux radioactifs sur des cibles de proton ou deuton, il faut mesurer la particule de recul produite. Le premier dispositif était MUST (en service depuis 1999) un ensemble de télescopes pour la détection de l’énergie, de la position, du temps de vol et l’identification de ces particules légères (p,d,t,^3,4He …) avec une bonne résolution en énergie et en temps.

Le projet MUST2 a eu pour objectifs de développer un nouvel ensemble en vue d'améliorer la couverture angulaire, la granularité et les résolutions ainsi que de permettre le couplage avec des détecteurs de particules gamma comme Exogam, situé autour de la cible de réaction. Cela inclut la construction du détecteur, la définition et la réalisation de son électronique, le couplage avec l’acquisition GANIL.

La compacité de l’électronique a été assurée par le développement d’une électronique de type ASIC.

Vue de 6 télescopes MUST2 disposés pour couvrir les angles "avant" (10 à 60 degrés par rapport à l'axe faisceau dans le repère du laboratoire) et détecter ainsi les particules légères produites dans les réactions directes de transfert d'un ou deux nucléons en cinématique inverse ; par exemple les réactions sur cible de proton, (p,d) et (p,t).

Spécificités Grâce à sa bonne granularité et à sa grande couverture angulaire le multi-détecteur MUST2 permettra des études précises des corrélations de clusters émis dans les réactions de cassure par la mesure en coïncidence dans plusieurs détecteurs des fragments chargés légers, p,d,t,^3,4He.

L’identification des particules chargées légères par corrélation entre la perte d’énergie et la mesure du temps de vol de la particule entre MUST2 et un détecteur de faisceau permet de mener des réactions où le noyau produit est dans un état excité non lié : comme la cinématique est reconstruite par la mesure du partenaire léger, il est possible par masse manquante de déduire le spectre en énergie d’excitation du noyau en voie de sortie. Cette mesure d’états nucléaires non liés est un atout unique, à ce jour, de MUST2.

Ensemble de 6 télescopes implantés dans la chambre à réaction de l'aire SPEG au GANIL.

Contact IRFU/SPhN Valerie LAPOUX