Mesure des propriétés de structure nucléaire d’intérêt astrophysique dans le 19Ne par le biais d’une nouvelle méthode de diffusion inélastique

Les novae sont des phénomènes stellaires explosifs. Ces explosions surviennent dans un système binaire d’étoiles composé d’une naine blanche accrétant de la matière de son étoile compagnon. La chute de matière à la surface de la naine blanche fournit le combustible, et les hautes densités atteintes en surface de l’étoile naine produisent une explosion thermonucléaire, provoquant la synthèse d’éléments plus lourds et l’expulsion de matière dans l’espace.

Les novae permettent ainsi la production d’isotopes radioactifs, tel que le ¹⁸F, qui peuvent être détectés grâce aux rayonnements gamma qu’ils émettent (un des objectifs scientifiques du satellite INTEGRAL). Pourquoi un intérêt particulier est-il porté sur le ¹⁸F ? Simplement parce que l’annihilation des positrons issus de sa décroissance bêta constitue la source principale de rayonnement gamma lors des premières heures qui suivent l’explosion d’une nova. De fait, la connaissance de l’abondance en ¹⁸F est essentielle : son rayonnement gamma constitue une des observables permettant de comprendre les processus qui ont lieu dans les novae.

A une température donnée, la décroissance bêta entre en compétition avec deux autres réactions pour la destruction du ¹⁸F : ¹⁸F(p,α)¹⁵O et ¹⁸F(p,γ)¹⁹Ne. Malheureusement, les intensités de faisceaux actuelles ne permettent pas une étude directe de ces réactions en laboratoire. Néanmoins, les calculs des taux de ces deux réactions dépendent fortement de la structure du ¹⁹Ne. De fait, une connaissance précise des énergies, des spins et des largeurs des résonances d’intérêt astrophysique dans le ¹⁹Ne permettrait de réduire leur incertitude. A ce jour, très peu de propriétés intrinsèques ont été mesurées expérimentalement concernant les états dans le ¹⁹Ne situés dans la zone en énergie d’excitation d’intérêt astrophysique (communément appelée pic de Gamow).

Fort du succès de l’expérience réalisée dans le passé à Louvain-La-Neuve (Belgique), nous allons réaliser bientôt au GANIL une étude du ¹⁹Ne autour du pic de Gamow par le biais d’une méthode de diffusion inélastique fortement améliorée. Le dispositif expérimental combine un détecteur annulaire en silicium et le spectromètre magnétique VAMOS. Ce dernier sera utilisé pour la première fois pour la détection de protons diffusés à zéro degré, en mode spectrographe.

Ce projet expérimental porté par plusieurs physiciens du GANIL s’effectue au sein d’une collaboration internationale regroupant 23 instituts de recherche et un total de 70 physiciens.

Au cours de son stage de Master, puis lors de sa thèse, l’étudiant(e) participera activement à la préparation et la réalisation de l’expérience. Il/elle prendra en charge son analyse. Si il/elle le souhaite et en fonction de l’avancée, il/elle pourra également procéder à des calculs de taux de réactions nucléaires et même simuler l’effet du nouveau taux obtenu sur l’explosion nova.

            L’étudiant(e) sera amené(e) à voyager régulièrement en France et à l’étranger au cours de son stage et de sa thèse afin d’étendre son champ de compétences, de communiquer ses résultats et de fournir un soutien à la collaboration (participer à des expériences, des réunions et des ateliers de discussions, des écoles thématiques, des conférences…).

Compétences souhaitées :

Affinité au travail expérimental et en groupe. Maitrise des langages informatiques (C/C++ en particulier). Maitrise convenable de l’anglais.

 
Ce stage peut continuer sur une thèse.

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