Les équipes du groupe NIM étudient les interactions entre divers projectiles (ions lourds, agrégats atomiques) et la matière.

Les recherches en dynamique nucléaire utilisent les collisions noyau-noyau, à des énergies allant de la barrière coulombienne à 150 MeV/u, pour former des noyaux chauds dont l’étude permet d’accéder aux propriétés fondamentales de la matière nucléaire, telles que la densité de niveaux, la viscosité, l’énergie de symétrie, le diagramme de phase, les temps caractéristiques Les collisions centrales induites par projectiles d’uranium ou de plomb au voisinage de la barrière permettent de sonder la stabilité d’éléments super-lourds (114Z124) formés par capture par la mesure de leur temps de fission. Autour de l’énergie de Fermi, le phénomène de multifragmentation est relié à la transition de phase de type liquide-gaz pour les noyaux, et à l’élaboration de la physique statistique des systèmes finis. Les recherches concernant la fragmentation d’ensembles atomiques utilisent les faisceaux d’agrégats et de molécules produits par le Tandem. L’expérience permet de mesurer toutes les partitions de la fragmentation. L’interprétation des expériences fait intervenir les propriétés de structure et les propriétés dynamiques des ensembles atomiques, ainsi que la physique statistique des systèmes finis. Les mesures des rapports d’embranchements que nous réalisons sont utilisées pour modéliser la chimie prenant place dans le milieu interstellaire.

Les interactions particule-matière ont des retombées fondamentales et technologiques dans des domaines aussi différents que la physique, la chimie, la biologie, la géologie … Comment se produit le dépôt d’énergie dans le milieu, comment le matériau voit-il sa surface, voire sa structure, modifiée sous l’impact des particules ? En vue des applications biomédicales des ions lourds, un rapport concernant leur ralentissement dans la matière (à l’état solide, liquide et gazeux), et incluant de nouvelles tables de pouvoirs d’arrêt des ions Li à Ar a été élaboré.

La formation d’un signal électrique dans un détecteur silicium lors du ralentissement de différents ions a été mesurée et modélisée, dans le but de progresser dans l’identification de la charge et la masse de ces ions. Les faisceaux d’agrégats, particules complexes présentes dans notre environnement immédiat et dans l’espace interstellaire se distinguent par la haute densité d’énergie qu’ils créent lors de l’impact sur un milieu, ce qui en fait d’excellentes nouvelles sondes de la surface. Ils induisent des modifications de la surface et des émissions 100 à 1000 fois plus élevées que les ions atomiques, (ce sont d’excellentes sondes de la surface) et trouvent leurs applications dans l’analyse de surface et de matériaux biologiques par spectrométrie de masses et en astrochimie ou ils permettent de simuler l’interaction des nanoparticules de haute énergie avec les poussières météorites.