Moments et structure nucléaire autour des noyaux doublement magiques 132Sn et 208Pb // Moments and nuclear structure around the doubly-magic 132Sn and 208Pb nuclei

FR:
Les études sur la structure des noyaux visent à comprendre comment les protons et les neutrons sont liés dans le noyau, pourquoi certains noyaux sont stables et d'autres se désintègrent, dans quels cas il existe certains nombres magiques auxquels les noyaux sont plus robustes que d'autres, si cela est valable lorsque nous avons plus de protons ou lorsque nous avons plus de neutrons dans le système nucléaire, si ces noyaux sont sphériques ou possèdent différentes déformations, et quelle est exactement leur structure ?

Ces dernières années, grâce au développement rapide des installations, de l'instrumentation et des systèmes de détection en physique nucléaire, des travaux intensifs sont menés sur les noyaux riches en neutrons, également appelés noyaux exotiques. Nos études portent ainsi sur leurs propriétés nucléaires, accessibles par différents mécanismes de réaction et techniques de détection. Les états nucléaires isomériques sont particulièrement importants, car ils recèlent de nombreuses informations sur le noyau. Les outils les plus performants consistent donc à mesurer leur durée de vie et leur moment magnétique, extrêmement sensibles à la structure de chaque état nucléaire.

L'étude proposée ici porte sur de nouvelles mesures de durées de vie et de moments magnétiques dans des noyaux proches des noyaux doublement magiques 132Sn et 208Pb, sujets d'actualité ces dernières années. Outre leur importance en physique nucléaire, ces noyaux clés jouent un rôle crucial dans le processus de capture rapide de neutron. Ce processus est responsable de la création d'environ la moitié des noyaux atomiques plus lourds que le fer lors de la nucléosynthèse astrophysique et de l'évolution des étoiles, et fournit des données indispensables aux théories nucléaires et à la compréhension des processus nucléaires et astrophysiques [1-4].

Les travaux expérimentaux présentés ici couvrent plusieurs expériences acceptées qui seront menées à ALTO et GANIL en France, et RIKEN au Japon. Les travaux préparatoires, tels que la manipulation des systèmes de détection, les tests et l'interprétation de leurs résultats, font partie intégrante des travaux prévus dans le cadre de cette thèse de doctorat. Il s'agit également d'acquérir une expérience pratique des détecteurs à semi-conducteurs et à scintillation, ainsi que des systèmes électromagnétiques. Une partie spécifique de la thèse est consacrée à l'analyse des données et, éventuellement, à la simulation des performances des détecteurs. Elle inclut la réalisation d'expériences en conditions réelles (sous faisceau) pour une ou plusieurs des expériences mentionnées ci-dessus, et l'analyse des données, la publication (de publications) scientifiques et la présentation des résultats lors de conférences nationales et internationales.
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ENG:
Studies on the structure of nuclei aim at understanding how the protons and the neutrons are bound together in the nucleus, why some nuclei are stable and others decay, in which cases we have certain magic numbers at which the nuclei are more robust than others, is this valid when we have more protons, or when we have more neutrons in the nuclear system, are these nuclei spherical or they have differently-deformed shapes and what exactly is their structure?

In the last years, thanks to the fast development of nuclear physics facilities, instrumentation and detection systems, intensive work is ongoing for neutron-rich nuclei, called also exotic. The goal of our studies is, thus, focused on their nuclear properties which can be accessed by different reaction mechanisms and detection techniques. Especially important are nuclear isomeric states, caring a lot of information about the nucleus. The most powerful tools are to measure their lifetime and their magnetic moment, which are extremely sensitive to intrinsic nuclear phenomenon and structure.


The study proposed here focuses on such new lifetime and moment measurements in nuclei close to the doubly-magic 132Sn and 208Pb, of special hot topic in the last years. Except for nuclear physics, these key nuclei have a high importance also for the rapid neutron capture process. It is responsible for the creation of about half of the atomic nuclei heavier than iron in the astrophysical nucleosynthesis and the evolution of stars, providing an indispensable input to nuclear theories, and understanding of both nuclear and astrophysical processes [1-4].

The experimental work foreseen in this PhD thesis relates to several accepted nuclear physics experiments at ALTO, GANIL in France and RIKEN in Japan. Preparatory work, such as the handling the detection systems, tests and their outcomes are part of the hand-on activities. This also includes gaining experience with semiconductor and scintillation detectors, as well as electromagnetic systems. Specific part of the PhD thesis is the data readout and possibly partially simulation of detector performance. It covers the real in-beam run/s of one or more of the above experiments, data analysis, scientific publication/s and presentation of the outcome/s at national and internation conference/s.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrats ED : Programme blanc GS-Physique

Université Paris-Saclay GS Physique

576 Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation

Nuclear physics, knowledge of nuclear instrumentation and GEANT4 simulations would be an asset Phyton, C/C++, ROOT
Physique nucléaire, connaissance de l'instrumentation nucléaire et des simulations GEANT4 serait un atout Phyton, C/C++, ROOT