ETUDE DES PROPRIETES COLLECTIVES NUCLEAIRES DU 232Th AVEC LE SPECTROMETRE AGATA // STUDY OF THE NUCLEAR COLLECTIVE PROPERTIES OF 232TH WITH THE AGATA SPECTROMETER

L'étude des noyaux atomiques dits « déformés » avec une distribution de charge non sphérique est essentielle pour tester les interactions nucléaires et les modèles de structure. Ces noyaux déformés présentent un schéma très particulier d'états excités, connus sous le nom de « bandes rotationnelles ». Ces bandes peuvent être construites sur des états avec une déformation différente ou une structure intrinsèque différente (coexistence de formes). Le sujet de la thèse porte sur l'étude expérimentale des propriétés macroscopiques et microscopiques du noyau du 232Th. Ce noyau présente une grande variété de bandes rotationnelles qui seraient dues aux vibrations de la surface nucléaire dit quadripolaire (oscillations entre les formes allongées et aplaties) et octupolaire (oscillations entre la forme sphérique et la forme de poire). Ces derniers ont notamment suscité beaucoup d'intérêt récemment, car les noyaux déformés octupolaires peuvent être utilisés pour déterminer le moment dipolaire électrique des noyaux, une question fondamentale en physique en général. Dans notre cas particulier il s'agit de caractériser pour la premier fois sur tous les noyaux le quadruplet des bandes octupolaires attendue dans un noyau fortement déformé. Par ailleurs, ce noyau est aussi le seul example qui montre une bande rotationnel bâti sur une double-vibration quadripolaire.

Nous étudierons ces formes variées en utilisant la puissante technique d'excitation coulombienne, qui est la méthode la plus directe pour déterminer la forme des noyaux dans leurs états excités. L'expérience sera réalisée à l'aide d'AGATA, un spectromètre gamma de nouvelle génération, constitué d'un grand nombre de cristaux de germanium finement segmentés, qui permet d'identifier chaque point d'interaction d'un rayon gamma a l’intérieur du détecteur puis, à l'aide du concept innovant du «gamma-ray tracking », permet de reconstruire les énergies de tous les rayons gamma émis et leurs angles d'émission avec une précision sans précédent. Une experience complémentaire sera réalisé au laboratoire d'ions lourds (HIL) Varsovie ce qui permettra de mieux interpréter les données très complexe fourni par AGATA.

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The study of so-called ‘deformed’ atomic nuclei with a non-spherical charge distribution is essential for testing nuclear interactions and structural models. These deformed nuclei exhibit a very particular pattern of excited states, known as ‘rotational bands’. These bands can be constructed on states with different deformations or different intrinsic structures (shape coexistence). The subject of the thesis is the experimental study of the macroscopic and microscopic properties of the nucleus 232Th. This nuclide exhibits a wide variety of rotational bands that are thought to be due to vibrations of the nuclear surface known as quadrupole and octupole vibrations. In particular the latter have attracted a great deal of interest recently, as octupolar deformed nuclei can be used to determine nuclear electric dipole moments, a fundamental question in physics in general. In our particular case, the aim is to characterise for the first time the quadruplet of octupole bands expected in a strongly deformed nucleus. Furthermore, this nucleus is the only example with a rotational band built on a double quadrupole vibration.

We will study these various shapes using the powerful technique of Coulomb excitation, which is the most direct method for determining the shape of nuclei in their excited states. The experiment will be carried out using AGATA, a new-generation gamma spectrometer consisting of a large number of finely segmented germanium crystals, which can identify each point of interaction of a gamma ray inside the detector and then, using the innovative concept of ‘gamma-ray tracking’, reconstruct the energies of all the gamma rays emitted and their emission angles with unprecedented precision. A complementary experiment will be carried out at HIL Warsaw, which will enable better interpretation of the highly complex data provided by AGATA.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire
Laboratoire : Laboratoire études du noyau atomique (LENA)
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : KORTEN Wolfram
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU/DPhN/LENA
URL : https://www.researchgate.net/profile/Wolfram_Korten
URL : http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=483

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire

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