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Résultat scientifique | Physique nucléaire

Coexistence de formes dans des isotopes de krypton


​Une collaboration internationale menée par l'Irfu et le Riken Nishina Center (Japon) a réalisé la première spectroscopie des noyaux de krypton très riches en neutrons  98Kr et 100Kr, auprès de l'accélérateur Radioactive Isotope Beam Factory de Riken. Ces expériences complètent des résultats obtenus sur des noyaux de rubidium et de zirconium et approfondissent la connaissance d'une transition de forme commune à ces trois noyaux au-delà de 60 neutrons.
Publié le 27 juillet 2017
​L'ajout d'un nucléon supplémentaire (proton ou neutron) dans un noyau atomique peut suffire à provoquer un réarrangement complet. Cela peut se traduire par un changement de forme du noyau, et parfois, plusieurs formes peuvent même coexister à très basse énergie d'excitation du noyau. Cette « transition de phase quantique » peut alors être mise en évidence en mesurant l'énergie des premiers niveaux excités du noyau.

Ce phénomène peut être observé sur les isotopes de krypton, strontium et zirconium, très riches en neutrons (possédant jusqu'à 64 neutrons). Le zirconium (Zr) et le strontium (Sr) présentent une transition abrupte de leur premier niveau d'énergie à partir de 60 neutrons mais jusqu'à présent, il n'existait aucune donnée expérimentale sur les isotopes de krypton au-delà de 60 neutrons.

C'est pourquoi la collaboration a réalisé des mesures sur les noyaux de krypton 98Kr et 100Kr, possédant respectivement 62 et 64 neutrons. Celles-ci montrent une transition plus douce que dans les cas de Zr et Sr. De plus, l'expérience a mis en évidence dans le noyau 98Kr un état de basse énergie d'excitation qui correspondrait à une forme différente de celle de l'état fondamental, indiquant la coexistence de deux formes

Pour ces mesures, les chercheurs ont utilisé la « fission en vol » d'un premier faisceau d'uranium 238U de grande énergie, pour produire un faisceau d'ions secondaire. Après un tri magnétique, les ions sont envoyés sur une cible cryogénique d'hydrogène liquide, développée à l'Irfu. Après réaction d'arrachage d'un proton du projectile, les produits sont analysés grâce à une chambre à projection temporelle, conçue et réalisée par l'Irfu, et à un spectromètre de photons gamma, composé de 186 scintillateurs en iodure de sodium, pour reconstruire les niveaux d'énergie de 98 ,100Kr.

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