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Comprendre le processus de quasi-fission : Une étape essentielle pour la synthèse de nouveaux éléments super-lourds

PHYS. REV. LETT. 119, 222502 (2017)

Au cours d’une expérience réalisée auprès de l’accélérateur cryogénique de l’Australian National University (Canberra, Australie), une collaboration franco-australienne1 a pour la première fois identifié simultanément en masse et en numéro atomique Z jusqu’au plutonium, les fragments créés dans des réactions de quasi-fission. La quasi-fission est le mécanisme dominant dans les collisions très dissipatives entre noyaux très lourds. Elle est en compétition avec le mécanisme de fusion utilisé pour synthétiser de nouveaux éléments super-lourds au-delà de Z =110. Si l’élément le plus lourd synthétisé à ce jour est l’élément de Z = 118, les derniers éléments synthétisés au-delà de Z=114 ont exigé des expériences de plus en plus coûteuses, utilisant des mois de faisceaux très intenses. Pour aller au-delà de Z = 118, il est indispensable d’optimiser les conditions expérimentales afin de maximiser à la fois les sections efficace de fusion et la probabilité de survie des noyaux super-lourds formés. Pour cela il est nécessaire de disposer de données expérimentales ou de prédictions fiables de ces quantités en fonction des conditions choisies. Malheureusement, expérimentalement il est extrêmement difficile, voire impossible, de discriminer les fragments issus de fusion suivie de fission de ceux issus de réactions de quasi-fission, leurs caractéristiques ( masses, charge, energie) étant très similaires. Pour prédire correctement les sections efficaces de fusion, il est donc indispensable d’avoir des modèles fiables permettant de décrire la quasi-fission afin d’estimer la contribution des sections efficaces de quasi-fission à la somme, mesurable, des sections efficaces de quasi-fission et de fusion suivie de fission. Grâce aux données mesurées par l’expérience franco-australienne, de nouvelles informations sont maintenant disponibles sur le mécanisme de quasi-fission : le rôle de la fermeture de couche à Z=82 ( et sa prééminence sur la fermeture de couche à N=126) a pu pour la première fois être mis en évidence dans les fragments autour du plomb pour lesquels un maximum de production, prédit par des calculs TDHF, est expérimentalement observé. Le Z des fragments produits a été déterminé par fluorescence X, leur masse à la scission l’étant par mesure des angles d’émission et temps de vol de ces fragments. Ce type d’expérience qui permet également de suivre la dépendance en temps de l’équilibration du rapport N/Z des fragments de quasi-fission, jette un nouvel éclairage sur la dynamique de ces réactions

1) Collaboration GANIL, IPN Orsay, SPhN Saclay, ANU Canberra (Australie)

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IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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