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LABORATOIRE DE PHYSIQUE CORPUSCULAIRE Rapport d’activité Juillet 2005 - Juin 2007

Rapport d’activité Juillet 2005 -Juin 2007 · Juillet 2005 -Juin 2007. Rapport d’activité ... 29 chercheurs et enseignants ... atteinte par rapport aux mesures faites actuellement

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LABORATOIRE DEPHYSIQUE CORPUSCULAIRE

Rapport d’activitéJuillet 2005 - Juin 2007

Rapport d’activité

Juillet 2005 - Juin 2007

Sommaire

Avant-propos 5 Activités de Physique

Applications industrielles et médicales 7 Aval du cycle électronucléaire 12 Dynamique et thermodynamique nucléaire 15 Interactions fondamentales et nature du neutrino 24

Physique théorique et phénoménologie 34 Structure nucléaire 42 Activités Techniques et Administratives Service Administratif 51

Service Bureau d’Etudes et Mécanique 53 Service Electronique et Détecteurs 57

Service Informatique 63 Documentation 66 Hygiène et sécurité 68 Diffusion du savoir Enseignement 69

Formation permanente 70 Formation par la recherche 72 Manifestations grand public 74 Valorisation 79 Publications 80 Ouvrage, conférences et rencontres scientifiques 82 Séminaires 87 Informations générales Glossaire 89 Organigramme 91 Liste du personnel 92 Visiteurs étrangers 93

Sommaire

Avant-propos - 5-

AVANT-PROPOS Le Laboratoire de Physique Corpusculaire (LPC) est une Unité Mixte de Recherche (UMR6534) dont les tutelles sont l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), institut propre du CNRS, l’Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) et l’Université de Caen Basse-Normandie (UCBN). L’effectif du laboratoire est de 83 personnes : 29 chercheurs et enseignants-chercheurs, 37 ingénieurs et techniciens (ITA CNRS et ITARF MESR) et 17 personnels non permanents, doctorants et post-doctorants. Le laboratoire accueille une quarantaine de stagiaires par an. Ce rapport présente les activités du laboratoire réalisées pendant la période s’étalant de juillet 2005 à juin 2007, que ce soit en recherche fondamentale, en recherche appliquée, en enseignement, en diffusion de la connaissance, dans le domaine de la formation, de la valorisation, etc. Quelques faits parmi les plus marquants ayant ponctué la vie du laboratoire sont rappelés. Le défi technologique que représentaient le ralentissement et le confinement de noyaux radioactifs 6He dans un piège de Paul auprès d’un accélérateur d’ions lourds a été relevé par l’équipe « Interactions fondamentales ». L’expérience est dans une phase d’optimisation du dispositif expérimental et de prise de données. La statistique accumulée devrait permettre d’apporter des réponses quant à l’existence de couplages exotiques dans l’interaction faible. L’équipe « Noyaux exotiques » est experte dans l’étude des noyaux légers très riches en neutrons comme les noyaux 7,9He et 10Li. L’étude de ces noyaux non liés apporte des informations cruciales sur la structure des noyaux éloignés de la vallée de stabilité : inversion de niveaux de nucléons, réduction du terme de couplage spin-orbite. Une information supplémentaire a été apportée par l’étude du noyau 42Si (14 protons et 28 neutrons) qui confirme la disparition de la fermeture de couche N=28 pour les noyaux très riches en neutrons. Le futur multidétecteur européen de particules chargées FAZIA a obtenu le feu vert de la part du Conseil scientifique de l’IN2P3 pour la construction de la phase II. Cette autorisation vient récompenser l’effort de toute une communauté en matière de R&D sur les détecteurs et la numérisation des signaux. La mise en évidence du signal de bimodalité, suggéré par des études théoriques réalisées au laboratoire, est une indication supplémentaire en faveur de l’existence de la transition de phase liquide-gaz dans la matière nucléaire. L’équipe « Applications industrielles et médicales » poursuit le développement de dosimètres et de dispositifs de contrôle de faisceaux pour la radiobiologie et la hadronthérapie. Une collaboration a été signée entre le laboratoire et l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire. Un Centre de ressources européen en hadronthérapie est en cours de constitution sur le plateau caennais, le laboratoire y est impliqué. Dans le domaine de l’aval du cycle électronucléaire, le projet GUINEVERE a été accepté par le programme européen EUROTRANS. L’équipe du laboratoire participe activement à ce projet, qui consiste à coupler un générateur de neutrons à un cœur de réacteur nucléaire sous-critique. Le but ultime de tels systèmes hybrides est l’incinération des déchets radioactifs.

Avant-propos - 6-

Récemment évalué à l’occasion de la demande du renouvellement d’association dans le cadre du Contrat quadriennal 2008-2011, le laboratoire est qualifié d’ « excellent, dynamique, très ouvert vers l’extérieur ». La qualité de la recherche effectuée au laboratoire est reconnue, et je citerai, à titre d’exemple, la médaille d’argent 2006 du CNRS décernée à Nigel Orr. Ces résultats sont dus en grande partie aux compétences et au dévouement de l’ensemble des personnels techniques et administratifs du laboratoire. Je les en remercie vivement. Une inquiétude en ce qui concerne les effectifs des physiciens du laboratoire. Le nombre des chercheurs CNRS doit être conforté, l’arrivée d’un chargé de recherche ne compensant pas un départ à la retraite et deux changements d’affectation, et l’application de la loi « Libertés et Responsabilités des Universités » doit faire l’objet d’une vigilance particulière de la part des enseignants-chercheurs dans le domaine de la physique. Je terminerai en remerciant Sandrine Guesnon pour avoir réalisé avec dextérité ce rapport d’activité, rapport que je dédie à la mémoire de Gilles Iltis qui nous a quittés si brutalement le 6 septembre 2006. Jean-Claude Steckmeyer Directeur

Activités de Physique - 7 -

Membres permanents

Doctorants

G. Ban J-M. Fontbonne J. Colin M. Labalme D. Cussol E. Batin A-M. Frelin J. Darréon C. Pautard

Le groupe « Applications » du laboratoire valorise les compétences acquises au niveau des détecteurs gazeux et des scintillateurs pour développer des dosimètres à usage médical et des dispositifs de contrôle faisceau pour la radiobiologie et la hadronthérapie.

Dans le cadre de ces activités, les membres du groupe encadrent de nombreux stagiaires de tous niveaux (des stagiaires Janus, des stagiaires de L3 et de M1, des étudiants en thèse), développent des liens avec des collègues d’autres disciplines, en particulier biologie et médecine, et sont impliqués dans de nouvelles formations professionnalisantes comme le MASTER « Contrôle de l’Environnement Industriel », la licence professionnelle « Maintenance en Milieu Nucléaire », la formation de Personne Compétente en Radioprotection. Le groupe est fortement impliqué dans les programmes de recherche liés au contrôle faisceau et à la dosimétrie en radiothérapie et hadronthérapie au niveau régional dans le projet « Asclépios et centre de ressources en hadronthérapie » et au niveau national dans le GDR « Modélisation Instrumentation et Imagerie Biomédicale » (IN2P3,CEA) et dans le Projet National de Recherche en Hadronthérapie (CPO, ETOILE ...)

Applications Industrielles et Médicales

Activités de Physique - 8 -

Contrôle faisceau et dosimétrie pour la

radiothérapie

Figure 1 : Le DOSIMAP.

Nous travaillons depuis sept ans, en étroite collaboration avec l’Unité de Radiophysique du Centre Régional de Lutte Contre le Cancer François Baclesse (CRLCC), au développement d’appareils de mesure des rayonnements ionisants administrés en radiothérapie. L’objectif de cette collaboration est de mesurer avec une grande précision et une bonne résolution spatiale la dose administrée aux patients. Nous avons développé deux dispositifs, un dosimètre optique « ponctuel » et un système de cartographie 3D des faisceaux ou « dosimap », instrument de mesure de la distribution volumique de dose.

Le dosimètre ponctuel est une fibre scintillante de longueur 1 mm et de diamètre 1 mm. La lumière produite par les rayonnements ionisants dans le scintillateur est transmise par une fibre optique et mesurée par une caméra CCD. Les faibles dimensions de la fibre permettent de mesurer une dose avec une grande résolution spatiale et d’envisager des mesures in-vivo.

Le « dosimap » présenté figure 1 est développé au LPC depuis 2003. Il a fait l’objet de la thèse d’Anne-Marie Frelin soutenue en octobre 2006. Il est constitué d’un scintillateur plan inséré dans 2 cubes de polystyrène. L’ensemble peut être déplacé sur un axe. La lumière produite dans le scintillateur et dans les 2 cubes de polystyrène par rayonnement Čerenkov est mesurée à l’aide d’une caméra CCD. Deux méthodes de déconvolution des contributions lumineuses ont été étudiées et permettent à partir de la lumière de scintillation de construire la carte de la dose déposée en tout point (figure 2). Les avantages de ce dispositif sont : son équivalence radiologique aux tissus mous, sa rapidité d’obtention d’une cartographie de dose en 3 dimensions (quelques minutes) et la précision spatiale atteinte par rapport aux mesures faites actuellement avec une chambre d’ionisation qui est déplacée dans le champ du faisceau.

Ces deux dosimètres font l'objet de brevets qui ont été déposés par le CNRS. La réalisation des dispositifs est assurée par la société ELDIM basée à Caen. Ces projets sont financés par le 6ème PCRD (Europe) dans le cadre du projet MAESTRO. Nous avons également obtenu la reconnaissance d’une Equipe de Recherche Technologique auprès du ministère (ERT1056) pour la réalisation du dispositif « dosimap ».

Activités de Physique - 9 -

Figure 2 : Rendements en profondeur obtenus avec les techniques de soustraction ou de filtrage.

Contrôle faisceau et dosimétrie pour la radiobiologie et l’hadronthérapie

Figure 3 : Prototype IBIS.

Le groupe « applications » est à l’origine du projet DOSION associant le GANIL, le CIRIL et le LPC. Ce projet a pour objectif de réaliser un dispositif de mesure de la fluence particulaire pour les faisceaux du GANIL utilisés en radiobiologie. Ce travail fait l’objet de la thèse de Caroline Pautard qui sera soutenue en 2008.

Nous avons réalisé, dans un premier temps, un prototype, IBIS (figure 3) qui a été utilisé dans plusieurs expériences au GANIL en 2005 et 2006. IBIS est un ensemble de détection qui comporte des teslamètres, une chambre d’ionisation, des détecteurs X et un scintillateur. Les teslamètres mesurent les valeurs des champs de balayage et permettent de localiser le point d’impact du faisceau. La chambre d’ionisation mesure la perte d’énergie des ions donc la fluence particulaire. Les détecteurs X permettent de localiser le faisceau à partir de la détection des photons X produits par une feuille de cuivre traversée par les ions incidents. Le scintillateur intercepte le faisceau et n’est disposé que dans une phase d’étalonnage, il permet de réaliser l’étalonnage de la fluence en nombre d’ions incidents. La figure 4 illustre les résultats obtenus avec les teslamètres et la chambre d’ionisation. La fluence n’est pas du tout homogène et le nombre d’ions sur le champ de balayage peut varier de 40%. Une partie du travail de fin de thèse de Caroline Pautard va consister à contraindre et piloter le balayage faisceau en fonction de la fluence mesurée par la chambre d’ionisation.

A partir des analyses des expériences IBIS, le dispositif final DOSION a été défini. Il sera constitué des détecteurs d’IBIS à l’exception des détecteurs X (dont les performances sont moins bonnes que celles des teslamètres). Nous allons réaliser et tester DOSION lors d’une expérience fin 2007 pour finaliser l’ensemble.

Ces dispositifs de contrôle faisceau constituent un outil indispensable pour contrôler et étudier les doses délivrées par les faisceaux en hadronthérapie.

Activités de Physique - 10 -

Figure 4 : Carte de fluence obtenue avec IBIS dans un plan transverse à l’axe du faisceau.

Etude des spécificités

d’un système de planification de

traitement (TPS) en hadronthérapie

Figure 5 : Perte d’énergie en profondeur des ions carbone de 290 MeV dans l’eau et dans des tissus osseux.

Dans le cadre du projet Asclépios, Estelle Batin effectue une thèse sur les spécificités d’un TPS en hadronthérapie. Les difficultés sont liées à la délocalisation de la dose due au processus nucléaire de fragmentation. Il provoque l’émission de particules chargées plus légères que les projectiles (protons, alpha …) au-delà du pic de Bragg et à grand angle. Cette production de particules chargées dépend des noyaux rencontrés par les projectiles. Le travail de thèse consiste à étudier à l’aide de simulations GEANT4 les effets que peuvent avoir les différents tissus rencontrés sur la cartographie de dose. Les paramètres pris en compte dans cette étude sont la composition des tissus et l’ordre dans lequel les différents constituants sont rencontrés.

La figure 5 montre par exemple que, comme dans le cas de la radiothérapie, il est possible de trouver un jeu de paramètres simples pour passer des dépôts d’énergie en profondeur dans l’eau au dépôt d’énergie dans un autre matériau. Ce travail est actuellement poursuivi pour la distribution latérale de la dose.

Ce travail va permettre d’établir des contraintes faciles à prendre en compte dans les TPS actuels et peut également ouvrir des possibilités de création d’un nouveau TPS.

Activités de Physique - 11 -

Activités récentes

Dans le cadre de la hadronthérapie, le groupe « applications » du LPC, en collaboration avec des équipes de l’IPNL et de l’IPHC, a proposé d’effectuer des mesures de sections efficaces de fragmentation du carbone 12 en-dessous de 100 MeV/nucléon. Ces mesures sont indispensables pour contraindre les modèles et enrichir les bases de données de fragmentation à basse énergie. Une demande d’expérience vient d’être acceptée par le PAC du GANIL pour la fin 2007.

Dans le cadre de la dosimétrie, nous allons étudier en collaboration avec l’IRSN la possibilité d’équiper un fantôme anthropomorphe en dosimètres scintillants. L’objectif est d’équiper le fantôme de dosimètres équivalents tissus et pour notre groupe de développer des dosimètres scintillants de petites dimensions capables de mesurer des doses environnementales à des niveaux de l’ordre du µSv/h.

Collaborations CIRIL Caen, CRLCC Caen, GANIL Caen, IPNL, IPHC.

Activités de Physique - 12 -

Membres permanents

Doctorants

G. Ban N. Marie-Nourry F-R. Lecolley J-C. Steckmeyer J-F. Lecolley J-L. Lecouey I. Sagrado-Garcia

Le groupe s’est investi depuis plusieurs années dans la mesure de données

nucléaires en vue de la constitution de bases de données validées indispensables aux codes de simulation de façon à améliorer leur pouvoir prédictif, en particulier pour le développement des réacteurs sous-critiques pilotés par accélérateur. Cette activité arrive à terme avec la publication des dernières données (n,Xn) obtenues sur des cibles de fer et de plomb avec un faisceau de neutrons de 96 MeV d’énergie.

Le projet GUINEVERE a démarré dans le cadre du programme européen EUROTRANS sur la transmutation des déchets radioactifs. Un accélérateur de deutons en cours de construction au LPSC de Grenoble sera couplé à un réacteur à neutrons rapides situé dans le centre SCK-CEN de Mol en Belgique. Le laboratoire s’implique dans une partie de la construction et participera à l’horizon 2009 au programme expérimental.

Aval du cycle électronucléaire

Activités de Physique - 13 -

Les données nucléaires

Figure 1 : Sections efficaces doublement différentielles des processus (n,Xn) à 96 MeV pour une cible de fer(à gauche) et une cible de plomb (à droite).

Figure 2 : Comparaison de la section efficace en énergie pour le fer (à gauche) et le plomb (à droite) avec divers codes (MCNPX/GNASH en bleu foncé, MCNPX/INCL4-ABLA en rouge, GEANT3/FLUKA en marron, GEANT3/GHEISHA en rose, TALYS en vert, DYWAN en noir et DYWAN+ en bleu).

Dans le cadre du programme EUROTRANS, le groupe a achevé la campagne de mesures de données nucléaires d’intérêt pour la constitution de bases de données validées nécessaires à l’amélioration des codes de simulations utilisés pour le développement de systèmes hybrides. Les données collectées à l’aide des ensembles de détection DECOI-DEMON (pour les neutrons d’énergie inférieure à 60 MeV) et CLODIA-SCANDAL (pour les neutrons au-dessus de 50 MeV) auprès de TSL à Uppsala (Suède) dans les réactions induites par des neutrons de 96 MeV dans des cibles de fer et de plomb ont permis la détermination (figure 1) des sections efficaces doublement différentielles des processus (n,Xn).

A partir de ces sections efficaces doublement différentielles ont été déduites les sections efficaces des diffusions élastiques (n,n) et les sections efficaces simplement différentielles en énergie ou en angle. La confrontation des sections efficaces élastiques avec les résultats existants pour la cible de plomb a permis de valider la procédure de normalisation en section efficace de l’ensemble de ces données tandis que la confrontation des sections efficaces simplement différentielles en énergie avec les prédictions de différents codes montre un désaccord systématique en forme et en amplitude en particulier dans la région 10-50 MeV (figure 2).

Cette première mesure de la production de neutrons dans les réactions induites par des neutrons de 96 MeV complète l’ensemble des mesures réalisées sur la production de particules légères chargées dans le même domaine d’énergie et pour les mêmes cibles.

La confrontation des résultats obtenus avec les codes couramment utilisés par

la communauté scientifique montre qu’au-delà des sous-estimations déjà observées dans la prédiction de la production des particules composites (deuton, triton, hélium-3 et alpha), ces codes aux énergies intermédiaires ne sont pas en mesure de reproduire la forme et l’amplitude des réactions de type (n,Xn) et nécessitent de ce fait de nouveaux développements.

Activités de Physique - 14 -

Le projet

GUINEVERE

Ce projet est un des domaines du programme intégré EUROTRANS relatif à la transmutation des déchets hautement radioactifs à l’aide de systèmes pilotés par accélérateurs. Il remplace le projet TRADE abandonné en 2005.

GUINEVERE est composé d’un accélérateur de deutons de 250 keV (GENEPI-C) couplé au réacteur VENUS installé au centre SCK-CEN de Mol (Belgique). Le faisceau de deutons bombardera une cible de tritium placée au centre du cœur du réacteur, les neutrons étant produits dans la réaction T(d,n)4He. La composition du cœur du réacteur sera modifiée de façon à offrir un spectre neutronique rapide représentatif des ADS (Accelerator Driven Systems). Le combustible sera de l’uranium métallique enrichi à 30 % et le modérateur du plomb.

Le schéma de principe de l’expérience est illustré sur la figure de la page 11. L’accélérateur est situé à un niveau supérieur au-dessus du réacteur VENUS. La ligne de transport du faisceau est constituée d’une partie horizontale et d’une partie verticale. Le laboratoire a la charge de la conception du système de déploiement de la partie verticale, cette partie devant pouvoir être retirée pour accéder à la cible placée au centre du cœur du réacteur.

Le but de l’expérience GUINEVERE est de mettre au point des procédures de détermination en ligne de la réactivité du cœur du réacteur. Pour des raisons évidentes de sûreté, le cœur doit être sous-critique et la réactivité négative. En particulier, la relation entre la puissance du cœur et l’intensité du faisceau de l’accélérateur sera étudiée. Seront également étudiées les procédures de démarrage et d’arrêt de l’ensemble accélérateur – cible – cœur ainsi que les caractéristiques neutroniques du réacteur comme la fraction de neutrons retardés. Ce programme expérimental se veut être une suite au programme MUSE réalisé auprès du réacteur MASURCA à Cadarache avec comme nouveautés l’utilisation d’un faisceau continu et d’un modérateur en plomb.

Dans le cas de GUINEVERE, le nombre d’atomes de tritium diminuant au cours du temps en raison des réactions T(d,n)4He, il s’avère nécessaire de contrôler l’intensité de la source de neutrons et non plus l’intensité du faisceau de deutons. Le laboratoire a développé un télescope composé de trois détecteurs silicium qui détecte les protons produits dans des collisions élastiques de neutrons avec les atomes d’hydrogène d’un convertisseur en polyéthylène. Ce télescope permet de contrôler, en ligne, des neutrons de 14 MeV par la détection des protons de recul d’énergie suffisamment élevée pour laisser dans chaque élément du télescope un signal clairement identifiable : une coïncidence triple signant sans ambiguïté un neutron source de 14 MeV.

Collaborations DPTA/SPN Bruyères-le-Châtel, CEA Cadarache, SUBATECH Nantes, DAPNIA Saclay, INF Uppsala, ENEA Casaccia, SCK-CEN

Activités de Physique - 15 -

Membres permanents

Doctorants

R. Bougault B. Tamain O. Lopez E. Vient P. Napolitani G. Lehaut D. Mercier

La connaissance de l’équation d’état nucléaire est le but de notre recherche. Les outils sont les accélérateurs d’ions lourds qui permettent de créer les noyaux loin de leur «état normal » et les appareillages de détection les plus parfaits possibles pour caractériser le devenir de ces noyaux excités éphémères. Les recherches du groupe s’inscrivent dans la collaboration INDRA et la collaboration FAZIA.

Dynamique et thermodynamique nucléaire

INDRA

Activités de Physique - 16 -

Un état des lieux de

la recherche

INDRA@VAMOS et SPIRAL au GANIL

Figure 1 : Photographie montrant le dispositif expérimental : INDRA (dans sa chambre à réaction) couplé au spectromètre VAMOS.

(Thermo)Dynamique

nucléaire

Un point critique sur nos connaissances dans le domaine de la dynamique et la

thermodynamique nucléaire a été réalisé en 2006. Les membres du groupe ont participé a cette réflexion internationale qui a conduit à la publication d’un volume spécial du « The European Physical Journal » (volume 30, numéro 1, octobre 2006) où le lecteur pourra trouver un état des lieux de nos connaissances et de nos interrogations.

En 2007, une large collaboration de physiciens dont la collaboration INDRA a réalisé une campagne d’expériences au GANIL en utilisant des faisceaux stables et des faisceaux radioactifs de SPIRAL. Le couplage du multidétecteur INDRA avec le spectromètre VAMOS a été effectué (Figure 1). Le spectromètre a été utilisé pour identifier :

des distributions isotopiques de fragments dans les réactions 40,48Ca + 40,48Ca à E/A = 35 MeV/u pour étudier l’énergie de symétrie, INDRA servant à mesurer le paramètre d’impact.

des résidus d’évaporation de noyaux composés 92,94,96,100,104Pd formés avec

des faisceaux d’argon et des cibles de nickel à basses énergies. Le but est d’étudier la dépendance en N/Z du paramètre de densité de niveau qui est mesuré par les pentes des spectres des particules légères détectées par INDRA en coïncidence.

Les collisions d'ions lourds permettent d'explorer la formation et la désexcitation des noyaux sur une large gamme d'énergie d'excitation. La voie d’entrée des collisions d’ions lourds (projectile, cible, énergie du faisceau) permet de former des noyaux excités. Elle induit également des effets dynamiques « indésirables » pour effectuer certaines études. Il est donc indispensable de s’assurer du bien fondé de l’hypothèse de l’équilibre statistique pour pouvoir entreprendre des études dites « thermodynamiques ».

La figure ci-dessous présente des distributions d’une variable qui mesure le

degré d’isotropie avant/arrière de l’émission des fragments à partir d’une source excitée. Cette variable est construite avec les vitesses des fragments détectés. Les distributions sont relatives aux quasi-projectiles formés dans les collisions Au+Au à 40, 60 et 80 MeV/nucléon et Xe+Sn à 25, 32, 39, 45 et 50 MeV/nucléon.

Activités de Physique - 17 -

Figure 2 : Variable d’isotropie avant/arrière de l’émission des fragments à partir du noyau excité reconstruit. Une valeur négative ( positive) signifie que le plus gros fragment est préférentiellement émis à l’avant (l’arrière). Dans le cas isotrope, le plus gros fragment a autant de chance d’être émis à l’avant qu’à l’arrière.

Bimodalité

La variable devrait présenter une distribution symétrique autour de zéro en cas d’émission isotrope. L’observation des distributions nous indique que ce n’est pas le cas expérimentalement : les collisions sont dominées par des effets dynamiques.

Toutefois il apparaît deux types d’événements : ceux qui conduisent à des valeurs négatives de la variable d’isotropie pour

lesquels la demi-distribution de la variable dépend de l’énergie de bombardement et de la taille du système. Ces événements sont très dépendants de la voie d’entrée,

ceux qui conduisent à des valeurs positives de la variable d’isotropie pour

lesquels la demi-distribution de la variable ne dépend ni de l’énergie de bombardement ni de la taille du système. Ces événements présentent toutes les caractéristiques de ce que l’on attend d’un système en équilibre statistique.

Pour étudier les signaux de transition de phase il conviendra donc d’effectuer

une sélection où le plus gros fragment dans un événement est préférentiellement émis à l’arrière de la source reconstruite.

La bimodalité est un signal robuste observé dans les collisions semi-

périphériques noyau-noyau à énergie intermédiaire (50-100 MeV/nucléon) et élevée (1 GeV/nucléon). Il a été clairement mis en évidence au LPC il y a quelques années sur la variable (Asym) décrivant l’asymétrie entre les deux fragments les plus lourds émis par un quasi-projectile d’or ou de xénon excité. Les recherches récentes ont eu deux objectifs : d’une part, tester la bimodalité sur la taille Zmax du fragment le plus lourd (et non sur l’asymétrie des deux plus lourds), d’autre part, essayer de trancher sur son origine puisque deux voies ont en effet été proposées : celle de la dynamique et celle d’une transition de phase. Dans le premier cas, le phénomène serait dominé par la première phase d’une collision noyau-noyau et n’aurait rien à voir avec une propriété d’un système nucléaire chaud à l’équilibre. Dans le second cas au contraire, la bimodalité serait une signature d’une température limite associée à un système équilibré et chaud pouvant subir une transition de phase. Les calculs sur réseau prédisent que, dans cette seconde interprétation, Zmax serait le paramètre d’ordre de la transition et devrait donc manifester la propriété de bimodalité.

Rappelons que la bimodalité est la coexistence de deux types d’évènements : ceux pour lesquels un quasi-projectile conduit à un résidu lourd accompagné de fragments ou de particules légères ; et ceux pour lesquels on observe une multifragmentation du quasi-projectile (QP). L’expérience révèle que le passage de l’une vers l’autre solution se fait de façon brutale ; autrement dit, on observe peu d’évènements de type « intermédiaire » entre ces deux situations.

Activités de Physique - 18 -

Figure 3 : Distributions en Zmax pour le système Au+Au à 80 MeV/nucléon lorsque le fragment le plus lourd est émis à l’arrière du QP (voir le texte). Les évènements ont été triés en 8 zones en fonction de l’énergie transverse totale par particule des produits de Z=1,2. La distribution correspondante est donnée dans le 9ème cadre. La bimodalité est clairement observée en zone 4.

La bimodalité n’est observée sur Zmax que si on élimine les évènements pour

lesquels les effets dynamiques de voie d’entrée sont patents. Les évènements restants sont alors moins biaisés par l’émission à mi-rapidité qui est une signature claire d’effets dynamiques. Les études ont été faites en éliminant les évènements « les plus dynamiques » de diverses façons : distribution angulaire du fragment le plus lourd, élimination d’évènements avec mi-rapidité importante, élimination d’évènements QP non compacts.

La figure 3 est un exemple de signal de bimodalité pour le système Au+Au à 80 MeV/nucléon lorsqu’on élimine les évènements pour lesquels le fragment le plus lourd est émis à l’avant du QP, gardant ainsi la mémoire de la direction initiale du projectile. Les 8 premières zones correspondent à des tris sur l’énergie transverse Et12 par particule calculée pour les particules légères chargées (Z=1,2). La distribution globale correspondante est donnée dans le 9ème cadre où elle est normalisée à l’énergie incidente en MeV/nucléon (échelle sans unité).

Les 8 premières zones de la figure couvrent toute la gamme ([0,1 – 0,5]) des énergies transverses des collisions périphériques (faibles valeurs) aux collisions centrales (fortes valeurs). La bimodalité en Zmax est clairement observée pour les collisions intermédiaires (zone 4 : Et12/mult/Einc ∈ [0,25-0,3]).

Plusieurs arguments militent en faveur d’une origine thermodynamique (transition de phase) de la bimodalité.

En premier lieu, le fait que la bimodalité sur Zmax n’est clairement observée que si on élimine les évènements les plus affectés par la dynamique de la collision.

Un second argument se trouve sur la figure 4. Sur la partie gauche de la figure, on trouve la distribution de Zmax (normalisé à la taille du QP) obtenue pour 3 énergies de bombardement en sélectionnant les évènements pour lesquels la calorimétrie du QP lui attribue une énergie d’excitation appartenant au domaine [2-7 MeV/nucléon]. Afin de mieux comparer les trois énergies de bombardement (60, 80 et 100 MeV/nucléon), la partie droite de la figure montre les distributions obtenues si on pondère les distributions en énergie d’excitation E* afin de les rendre identiques dans les trois cas (distributions plates entre 2 et 7 MeV/nucléon). Les trois distributions en Zmax ainsi obtenues sont trouvées identiques pour les trois énergies de bombardement.

Activités de Physique - 19 -

Figure 4 : Distributions en Zmax normalisé à la taille du QP pour 3 énergies de bombardement (60, 80 et 100 MeV/nucléon). Système Au+Au. Les courbes de gauche sont les distributions brutes si on sélectionne le domaine d’énergie d’excitation 2-7 MeV/nucléon. Les distributions de droite ont été obtenues après pondération des distributions d’énergie d’excitation afin de les rendre similaires et plates pour les 3 énergies de bombardement. Les distributions en Zmax obtenues après pondération sont identiques aux 3 énergies de bombardement ce qui montre que l’énergie d’excitation est le paramètre déterminant pour définir Zmax.

Calorimétrie et

thermométrie des noyaux chauds

Figure 5 : Courbes caloriques obtenues pour des QP de différentes masses (voir symboles sur la figure) pour des collisions Xe + Sn à 25, 32, 39, 45 ,50, 65, 80 et 100 MeV/nucléon en éliminant les événements « les plus dynamiques ».

Ce résultat reste vrai pour chaque intervalle d’énergie d’excitation, par exemple dans la bande étroite 4-5 MeV/nucléon dans laquelle on observe la bimodalité. Cela signifie que les distributions en Zmax reflètent l’énergie déposée dans le QP et non pas l’énergie incidente dont dépendent beaucoup les effets dynamiques.

Zmax / Zsce 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

5000

10000

15000AuAu 60 MeV/u

AuAu 80 MeV/u

AuAu 100 MeV/u

Zmax / Zsce 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

2000

4000

6000

Dans le cadre de l'étude de la transition de phase de la matière nucléaire, il a

été entamé au sein du laboratoire depuis plusieurs années une étude systématique des méthodes de mesures de la température et de l'énergie d'excitation des noyaux chauds formés lors de collisions aux énergies de Fermi. Celle-ci a permis une meilleure compréhension du fonctionnement du multidétecteur 4π INDRA et de la mesure de ces grandeurs. Elle a abouti à la soutenance d'une habilitation à diriger des recherches en décembre 2006.

Les méthodes alternatives mises au point au cours de ce travail, ont été appliquées à l'étude des quasi-projectiles chauds formés lors de réactions nucléaires Xe+Sn à 25, 32, 39, 45, 50, 65, 80 et 100 MeV/nucléon. Elles ont permis la construction de courbes caloriques comme celles présentées sur la figure 5.

Pour l'échantillonnage étudié (élimination des événements où le plus gros fragment est préférentiellement émis à l’avant du QP), la matière nucléaire chaude ainsi formée semble donc se comporter comme un liquide nucléaire chaud à densité normale sans anomalies apparentes dans la courbe calorique. Il paraît donc intéressant dans l'avenir d'appliquer ces mêmes méthodes de mesure à d'autres systèmes comme le système Au+Au à 60, 80 et 100 MeV/nucléon, pour lequel d'autres signatures de la transition de phase de la matière nucléaire ont été observées.

Activités de Physique - 20 -

Configurations des systèmes nucléaires formés au « freeze-

out » dans les collisions entre ions

lourds Figure 6 : Elongations selon les axes parallèle (Rpar) et perpendiculaire (Rper) au faisceau pour les collisions centrales (b<2 fm) du système Xe+Sn à 32 MeV/nucléon déduites du modèle HIPSE par la technique du backtracing.

Les mesures du futur

et la R&D AZ4pi/FAZIA

Le « backtracing » est une technique permettant, à partir de données exclusives provenant d'un multidétecteur, de remonter aux paramètres d'un modèle qui permettent de décrire au mieux un lot défini d'observables expérimentales. Les données INDRA sont utilisées afin de générer un lot d'observables expérimentales (variables globales) qui vont servir de base de comparaisons avec les prédictions du modèle. Dans l'analyse présentée ici, les résultats obtenus avec le modèle dynamique HIPSE (Heavy Ion Phase Space Explorator) sont utilisés. Caractériser de manière précise les systèmes nucléaires responsables du phénomène de multifragmentation est indispensable si l'on souhaite étudier le comportement de la matière nucléaire dans des conditions extrêmes en densité, température et isospin et remonter ainsi aux caractéristiques de l'équation d'état de la matière nucléaire. Ces systèmes sont formés durant la collision à un temps défini comme étant le freeze-out. Dans ce qui suit, nous allons décrire comment la méthode de backtracing permet d'arriver à ce résultat.

Sur la figure 6 sont représentées les configurations spatiales déduites du

backtracing des sources nucléaires observées au moment du freeze-out pour les données Xe+Sn à 32 MeV/nucléon, pour les collisions centrales, donc à faible paramètre d'impact (b<2fm). Le backtracing est ici basé sur l'évaluation de l'accord, fondé sur des critères statistiques de comparaison entre distributions, existant entre le lot d'observables expérimentales choisi pour la comparaison et les prédictions du modèle.

On observe un rapport d'aspect (rapport entre direction parallèle et perpendiculaire) de l'ordre de 8:5 soit environ 1,75. Ceci indique que même pour les collisions présentant le recouvrement maximal entre les 2 noyaux incidents, il reste une certaine mémoire de la voie d'entrée conduisant à des sources nucléaires excitées qui sont également déformées. La mise en évidence d'un tel phénomène est bien sûr à prendre en compte si l'on cherche à caractériser la désexcitation d'une telle source par la suite à l'aide d'un modèle statistique. Ce type d'approche peut se révéler indispensable pour décrire quantitativement les données mesurées à l'aide de multidétecteurs tels que INDRA autour de l'énergie de Fermi.

Dans le futur, les machines de faisceaux radioactifs (SPIRAL2/GANIL, EURISOL) délivreront des faisceaux très exotiques avec lesquels il sera possible d’étudier le degré de liberté en isospin (rapport N/Z) de l’équation d’état du noyau. Pour ce faire il sera nécessaire d’obtenir une identification parfaite (Z et A) des produits de réaction qui n’est pas réalisée aujourd’hui. Le LPC est engagé depuis quelques années dans une collaboration européenne (AZ4pi) dont l’objectif est de trouver un algorithme qui, appliqué à des signaux numérisés de courant issus de l’interaction d’ions avec des Siliciums, permettra une identification en A et en Z sur une large gamme (i.e. jusqu'à A = 40 à 50) même à basse énergie où la particule est stoppée dans le matériau : identification par discrimination en forme des signaux.

Activités de Physique - 21 -

Figure 7 : Photographie du dispositif expérimental utilisant les ions accélérés par le cyclotron CIME au GANIL. Chaque ion implanté dans le détecteur silicium génère via un préamplificateur de courant (PACI, IPNOrsay) un signal courant et un signal charge. Le signal courant est digitalisé et numérisé par le système AQUIRIS en coïncidence avec l’intégration par un ADC du signal charge. L’acquisition est contrôlée par le système NARVAL (IPNOrsay). Figure 8 : Fonction d’identification de deux isotopes du krypton ayant la même énergie. L’algorithme est basé sur les moments de la distribution des signaux courant issus de l’implantation des ions krypton dans le silicium (CIME au GANIL).

Ce travail est aujourd’hui soutenu par l’Agence Nationale de la Recherche

(2006-2007, contrat BLAN-NT05-3_41454/ANR-05-BLAN-0373-01) et s’insère dans une collaboration désormais officielle depuis 2006 (http://fazia.in2p3.fr/) qui regroupe des physiciens et ingénieurs européens (France, Italie, Pologne et Roumanie) mais aussi d’Amérique du Nord et d’Inde (R&D encouragée par le conseil scientifique de l’IN2P3, 2007).

Une Lettre d’Intention a été soumise et acceptée par le comité SPIRAL2 et la collaboration participe à la définition du projet EURISOL.

Les années 2006 et 2007 ont été riches en résultats pour ce qui concerne la méthodologie (instrumentation et détection).

Deux séries d’expériences ont été réalisées au GANIL avec des faisceaux CIME (Juin et Septembre 2006, LPC-GANIL). Ceci a permis à la collaboration FAZIA de disposer d’une base de données de signaux numérisés issus de l’implantation d’ions dans un détecteur silicium-nTD pour tester des algorithmes d’identification en A et Z (voir Figure 7).

Ces expériences nous ont permis de trouver un algorithme basé sur les moments d’ordre 2 et 3 de la forme des signaux (i.e. distribution Courant versus Temps). Une séparation, par exemple, des isotopes 84Kr et 80Kr à 680 MeV est obtenue (figure 8). L’énergie des deux isotopes n’étant pas strictement identique (676 MeV et 688 MeV) la séparation peut être qualifiée d’« optimiste ».

Activités de Physique - 22 -

Figure 9 : Effet cumulatif de la canalisation et de la non-uniformité en résistivité du silicium sur la séparation isotopique. - Gauche (« avant et après ») : instabilités sur la forme des signaux de 80Se de 400 MeV (LNL Legnaro) provoqués par ces effets. En choisissant une orientation ad-hoc il est possible d’éviter la canalisation et d’obtenir des formes de signaux moins fluctuantes. - Droite (« avant et après ») : En éliminant la canalisation par une orientation correcte et en choisissant une zone du détecteur où l’uniformité est constante, il est possible de séparer les deux isotopes 58Ni et 60Ni (700 MeV).

Les mesures du futur : FAZIA et

l’énergie de symétrie

Les premiers résultats issus des expériences CIME sont donc prometteurs. Toutefois l’existence d’instabilités significatives sur la forme des signaux pour les ions lourds a été observée. Ces instabilités ont été en partie éliminées sur la figure 8. Suite à des expériences auprès de l’accélérateur de Legnaro (2006 et 2007 LNL, Italie) la cause de ces instabilités a été identifiée. Des effets de canalisation et de non-uniformité résiduelle de la résistivité du silicium provoquent ces perturbations sur la réponse du silicium (figure 9). Le premier point est aisé à solutionner par une orientation ad-hoc du silicium, le second point est à l’étude et fait l’objet d’une demande de R&D auprès de l’Union Européenne.

Par ailleurs, le LPC est fortement engagé dans le développement d’une

acquisition pour FAZIA (SED-LPC), dans le développement de simulations et dans la mécanique (service mécanique-LPC) du futur multi-détecteur.

De plus en plus de signaux expérimentaux relient le phénomène de multifragmentation à la transition liquide-gaz de la matière nucléaire. Dans ce contexte nous proposons d’étudier les propriétés de la matière nucléaire finie et notamment les propriétés de la transition de phase à l’aide d’une approche de gaz sur réseau. Ces approches sont utilisées pour étudier les caractéristiques de telles transitions. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux effets de l’isospin sur la transition liquide-gaz, en concentrant cette étude sur les signaux mesurables expérimentalement tels que les rapports de production isotopique (« isoscaling »).

Activités de Physique - 23 -

Figure 10 : Signal d’Isoscaling R21(N) à gauche et R21(Z) à droite, pour le rapport Xe-124 et Xe-136 à transition. Les lignes sur le graphique de gauche correspondent aux isotopes et les lignes sur le graphique de droite correspondent aux isotones.

L’isoscaling est une loi d’échelle concernant les taux de production de clusters pour deux systèmes d’isospin différents. Il a été montré que le rapport de production R21(N,Z) d’un cluster donné (N,Z) s’écrit (voir « The European Physical Journal : 30 n°1 (2006)») : R21(N,Z) = Cexp(αN + βZ), les paramètres α et β sont reliés aux propriétés thermodynamiques des sources nucléaires au « freeze-out » dans les approches grandes canoniques et au coefficient d’énergie de symétrie de l’équation d´état de la matière nucléaire.

Les paramètres α et β sont déduits par ajustements linéaires (voir figure 10). L’observation de l’isoscaling étant reliée à l’énergie de symétrie de la matière nucléaire, dans le cadre de ce modèle nous allons pouvoir faire le lien entre l’énergie de symétrie déduite de l’isoscaling avec l’énergie de symétrie macroscopique du modèle de la goutte liquide.

Collaborations GANIL Caen, IPN Lyon, IPN Orsay, DAPNIA Saclay, IFIN Bucarest, LNS Catane, GSI Darmstadt, Univ. Laval, Univ et INFN Bologne, Catane, Florence, Milan, Naples et Trieste.

Activités de Physique - 24 -

Membres permanents

Post-Doctorant Doctorants

G. Ban T. Lefort D. Durand E. Liénard X. Fléchard F. Mauger M. Labalme O. Naviliat-Cuncic D. Rodriguez-Rubiales J. Blieck Y. Lemière F. Duval A. Méry P. Gorel G. Rogel

Les deux thématiques principales de notre groupe sont la recherche d'indices de physique au-delà du modèle standard et la détermination de la nature du neutrino. La première est menée au moyen de mesures de précision à basse énergie, avec des noyaux atomiques et des neutrons. Les activités de celle-ci se déclinent en deux questions: la recherche de couplages exotiques dans l'interaction faible et la recherche de nouveaux mécanismes de violation de CP, et s'articulent autour de trois expériences: la mesure de la corrélation angulaire électron-neutrino dans la désintégration bêta des noyaux 6He; la recherche d'une composante transverse de la polarisation des particules bêta émises à partir de neutrons polarisés et la mesure d'un moment électrique dipolaire permanent du neutron. La deuxième thématique concerne la détermination de la nature du neutrino et aborde les questions de l'échelle absolue de masse ainsi que de la violation du nombre leptonique. Ces questions sont associées à la recherche du processus de double désintégration bêta sans neutrino et les activités correspondantes sont menées dans le cadre de la collaboration NEMO3. Les thématiques motivent des nouveaux développements instrumentaux tels que la construction d'un piège magnéto-optique pour le piégeage d'atomes ou la participation aux efforts de R&D en vue d'une expérience de double désintégration bêta de nouvelle génération.

Interactions fondamentales et nature du neutrino

Activités de Physique - 25 -

Recherche de courants tensoriels

dans la désintégration β du noyau 6He

Dans le cadre du modèle standard (SM), les processus de désintégration bêta nucléaires peuvent être décrits phénoménologiquement en termes d'interactions de type vecteur et axial (théorie V-A) couplant les courants hadroniques et leptoniques. Ce modèle n'inclut aucune contribution due aux autres invariants de Lorentz, par exemple de type scalaire et tenseur, qui peuvent être formellement introduits dans la description de ces processus et fournissent la signature phénoménologique de physique au-delà du modèle standard. La mesure du coefficient de corrélation angulaire bêta-neutrino (paramètre a) dans une désintégration bêta nucléaire permet de sonder la présence de tels couplages exotiques dans l'interaction. Dans le cas du noyau 6He, la transition Gamow-Teller pure rend le paramètre a sensible uniquement à la présence de courants axial et tensoriel, et toute déviation par rapport à la valeur prédite par le SM (a=-1/3) serait alors le signe de nouvelle physique. L'état actuel des connaissances impose de mesurer ce paramètre avec une précision de l'ordre de 0.5% pour espérer atteindre une meilleure sensibilité à toute contribution exotique.

Le dispositif utilisé est original. Le paramètre de corrélation angulaire est déduit de la mesure du temps de vol entre les ions 6Li++ de recul et les particules bêta détectées en coïncidence. La faible énergie des ions requiert l'utilisation d'un système de confinement d'ions exempt de toute matière. Le choix s'est porté sur un piège de Paul, essentiellement pour sa facilité de mise en œuvre et la géométrie ouverte qu'il peut offrir pour l'installation du système de détection. Une ligne de transport et de manipulation adéquate des ions pour leur piégeage (LPCTrap) a été entièrement construite par le LPC, et est installée actuellement sur la ligne de basse énergie LIRAT de l'installation SPIRAL au GANIL. Le dispositif a été décrit dans des rapports et publications antérieures.

Le premier test du dispositif complet avec un faisceau d'ions 6He+ de 10 keV d'énergie, effectué au printemps 2005, a validé le schéma de principe proposé pour mesurer le coefficient de corrélation angulaire. Ces tests ont aussi constitué une première mondiale dans l’application d’un piège de Paul auprès d’une installation de production de faisceaux radioactifs. Toutefois de nombreuses difficultés ont été mises en évidence lors de cette mise en exploitation de la ligne LIRAT et du dispositif LPCTrap. Des campagnes de mesures soutenues avec des faisceaux stables ont été menées pour fiabiliser d'une part le système et rendre son fonctionnement reproductible et, d’autre part, optimiser les paramètres de la ligne LIRAT de façon à pouvoir maximiser la quantité de faisceau radioactif 6He+ par rapport à son contaminant principal 12C2+. Les faisceaux stables étaient produits soit par une source à ionisation de surface (6Li+ avec des énergies de 1 à 10 keV), soit par la source ECR de SPIRAL fonctionnant de manière autonome (4He+, 12C2+ de 10 à 30 keV). La systématique des mesures a permis d’atteindre une efficacité globale de LPCTrap de l'ordre de 10-4 dans un cycle de mesure particulier (100ms), ce qui permettra d’obtenir la statistique nécessaire (2 106 coïncidences bêta-ion de recul) en quelques jours de faisceau à une intensité de quelques 108 ions 6He+ /s.

La première campagne de mesures en faisceau radioactif s’est déroulée en juillet 2006. Elle a permis d’enregistrer environ 105 coïncidences. Le faisceau d’ 6He+ était produit à 10 keV avec une intensité mesurée à l’entrée de LPCTrap de l’ordre de 1-2×108 ions/s. L’ensemble du système, bien qu'affecté par une chaleur excessive, a présenté toutefois un comportement plus stable que lors de la campagne de mise en exploitation de 2005. Un élément défectueux du dispositif LPCTrap n’a pas permis d’atteindre, lors de cette nouvelle campagne, la statistique attendue. La qualité des données obtenues est remarquable ce qui est très encourageant pour la suite du projet.

Activités de Physique - 26 -

Figure 1 : Gauche: spectre en temps de vol (tof) expérimental (données brutes calibrées); Droite: comparaison entres les mesures (événements physiques conditionnés) et les calculs d'une simulation de Monte-Carlo (courbe en rouge) en adoptant la valeur standard pour le coefficient de corrélation angulaire. L'échelle des ordonnées est arbitraire.

Figure 2 : Gauche: spectre en temps de vol (tof) distribution cinématique expérimentale des événements; Droite: distribution cinématique attendue sans tenir compte des résolutions finies des détecteurs ni de leurs fonctions de réponse.

Recherche d’une violation sous le renversement du

temps dans la désintégration du

neutron

La Fig.1 présente le spectre de temps de vol expérimental et la comparaison avec une simulation préliminaire. La Fig.2 montre la distribution cinématique des événements dans un spectre bidimensionnel (temps de vol de l'ion-énergie de la particule bêta). Le rapport signal/bruit dans la zone d'intérêt est excellent (de l'ordre de 100). La comparaison avec la simulation, qui n’inclut que quelques effets instrumentaux du dispositif, ne semble pas à ce stade révéler la présence d’effets systématiques insurmontables. L’analyse en cours tente de mettre en évidence l’impact de ces différents effets (géométrie du nuage dans le piège, distorsions liées à la RF, bruit de fond du gaz environnant, positionnement des détecteurs, etc.). Une nouvelle campagne de mesures devrait se dérouler au printemps 2008.

Dans les désintégrations bêta nucléaires les observables directement sensibles à des signatures de nouveaux mécanismes de violation de T sont les corrélations triples entre les impulsions et les moments angulaires des particules qui participent dans le processus.

Cette expérience se propose de chercher des sources exotiques de violation de

la symétrie sous le renversement du temps dans la désintégration du neutron. L'objectif est de déterminer une éventuelle composante transverse de la polarisation des particules bêta, perpendiculaire au spin du neutron. La présence de cette composante est associée à un paramètre dynamique, noté R, qui n’a jamais été mesuré dans la désintégration du neutron. L'objectif de précision envisagé est de 0,5 %. L'expérience est menée auprès de la source de spallation SINQ de l’Institut Paul Scherrer.

T β (k

eV)

tof (ns) tof (ns)

T β (k

eV)

tof ( )

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ups

Activités de Physique - 27 -

Figure 3 : Comparaison de la coordonnée x du vertex des événements "V-tracks" pour les campagnes de 2004 (gauche) et de 2006 (droite). L'amélioration du rapport signal/bruit pour la campagne 2006 est clairement visible.

Figure 4 : Comparaison des spectres en énergie des particules bêta associées aux événements "V-tracks" pour les campagnes de 2004 (gauche) et de 2006 (droite).

Le principe de mesure a été décrit dans des rapports antérieurs. Une longue campagne de prise de données a eu lieu pendant l'été 2006 qui a résulté dans la collection d'un échantillon trois fois plus important d'événements « V-tracks » que dans la campagne de 2004.

Rappelons que dans cette expérience le groupe du LPC est responsable de l'hodoscope de scintillateurs plastiques ainsi que de la production des feuilles de Pb de grande surface qui constituent les éléments de diffusion dans le polarimètre de Mott pour l'analyse de la composante transverse de la polarisation. La couche de Pb est évaporée sur une feuille de mylar et l'épaisseur de cette couche détermine le rapport signal/bruit pour l'identification des événements diffusés.

Les calculs de Monte-Carlo ont montré que la couche de Pb pouvait être

augmentée d'un facteur 2 à 3 par rapport aux épaisseurs utilisées jusqu'à présent, sans affecter la polarisation des électrons. Une nouvelle série de feuilles a été produite et caractérisée pour la campagne de 2006. La figure 3 montre une comparaison du rapport signal/bruit faite sur base de la position suivant la coordonnée x du vertex des événements « en or ». La position du maximum correspond à la position des feuilles en Pb. L'amélioration du rapport pour la campagne de 2006 est flagrante.

Des nouveaux scintillateurs ont aussi été installés lors de la campagne de 2006 ce qui a conduit à une amélioration de la résolution ainsi que de la réponse en position. Malgré ces améliorations, le rapport signal/bruit sur le signal en énergie n'est pas meilleur. D'autres sources de bruit sont probablement à l'œuvre ce qui a conduit à une détérioration de ce rapport, comme le montre la Fig.4.

Une nouvelle campagne de prise de données a été envisagée pour 2007. Des

difficultés rencontrées tout récemment avec le fonctionnement de la source SINQ risquent de retarder cette campagne.

Activités de Physique - 28 -

Mesure du moment électrique dipolaire

du neutron Figure 5 : Spectre en charge d'un verre scintillant de type GS10 de 100 µm d’épaisseur.

La mesure du moment dipolaire électrique du neutron s’inscrit dans la

recherche de nouvelles sources de violation de CP. Dans ce cadre, la collaboration nEDM prévoit d’améliorer d’au moins un ordre de grandeur la précision sur la mesure du moment dipolaire électrique du neutron. Le démarrage de la source de neutrons du PSI, prévu en 2008, permettra d’améliorer la précision de la mesure en réduisant l’erreur statistique. Un meilleur contrôle des effets systématiques est également nécessaire pour atteindre l'objectif de précision. La collaboration poursuit actuellement de nombreuses activités de R&D afin d'améliorer les performances du spectromètre utilisé par le passé par la collaboration Sussex-RAL-ILL.

Au sein de la collaboration, le LPC est responsable du système de détection des neutrons ultra froids (UCN) et d’analyse de la composante de spin. Entre 2005 et 2007, le groupe a poursuivi d'une part, l'étude approfondie sur différents types de détecteurs de UCN afin de sélectionner, sur base de plusieurs critères, le meilleur détecteur pour le spectromètre final. D'autre part, le groupe a conçu et réalisé les premiers tests d'une nouvelle chambre permettant l’analyse simultanée des deux composantes de spin des UCN. Les résultats principaux de ces deux développements sont décrits ci-dessous.

Les forts taux de comptage attendus auprès de la source d’UCN du PSI

exigent le développement de nouveaux systèmes de détection suffisamment rapides. Deux systèmes satisfaisant à ce critère ont été retenus pour des tests à l’ILL de Grenoble: un détecteur gazeux CASCADE-U basé sur la technologie des GEMs et récemment adapté aux UCN par l’université d’Heidelberg; et un verre scintillant dopé au 6Li utilisé conjointement avec un photomultiplicateur. Ce dernier système a été proposé par le LPC. La comparaison a été réalisée par rapport aux détecteurs gazeux contenant de l’3He qui sont, depuis des décennies, les détecteurs de référence dans le domaine des UCN. La sensibilité des trois systèmes de détection aux bruits de fond gamma et neutrons a été mesurée. Celle des détecteurs gazeux est essentiellement due aux neutrons thermiques tandis que celle des scintillateurs est dominée par les rayonnements gamma. Pour les scintillateurs, deux modifications ont été réalisées afin de réduire la contribution gamma. La première a consisté à supprimer le guide de lumière entre le verre scintillant et le photomultiplicateur afin d’éliminer le rayonnement Cerenkov produit dans le plexiglas. La seconde résulte dans l’utilisation d’un verre scintillant de très faible épaisseur (100 µm). Le spectre en charge de ce détecteur (Fig. 5) montre qu’il existe désormais une séparation claire entre le pic gamma/bruit thermique (en rouge) observé à faible charge, et les neutrons (en jaune). Malgré tout, il apparaît que les scintillateurs sont au moins dix fois plus sensibles au bruit de fond que les détecteurs gazeux. Un nouveau système de détection basé sur deux scintillateurs accolés est actuellement en cours de développement. Il devrait permettre d’améliorer significativement la discrimination neutron/gamma dans les scintillateurs et d'éliminer les effets de surface qui donnent lieu à la traîne à gauche du pic des neutrons.

Activités de Physique - 29 -

Figure 6 : Prototype de la chambre pour l’analyse simultanée des spins.

Nature du neutrino

En termes d’efficacité, les tests ont montré que le détecteur gazeux CASCADE-U présente un défaut de l’ordre de 20% vis-à-vis des deux autres systèmes de détection. Cette baisse d’efficacité est une caractéristique intrinsèque du détecteur. Elle résulte de la méthode utilisée pour la capture des neutrons qui, de par sa conception, induit des pertes. Il apparaît donc que le système de détection basé sur les scintillateurs est très compétitif et qu’il doit être considéré très sérieusement pour le dispositif final.

La méthode de Ramsey utilisée pour mesurer le moment dipolaire électrique

du neutron, requiert la mesure des deux états de spin. Le temps nécessaire à cette analyse peut être minimisé si les deux états de polarisation sont analysés simultanément.

Le LPC a développé une nouvelle chambre d’analyse dans laquelle la mesure des deux états de polarisation est quasi-simultanée. La chambre (Fig. 6) est constituée de deux bras composés chacun d’un spin flipper adiabatique, d’un analyseur de spin (feuille d’aluminium sur laquelle est déposée une couche de Fer magnétisée à l’aide d’aimants permanents) et d’un détecteur. Chaque bras permet l’analyse d’une seule composante de spin. Dans un bras donné, un neutron est, soit transmis à travers l’analyseur (s'il a la bonne composante de spin) et ensuite détecté, soit réfléchi au niveau de l’analyseur et repart en direction de l'autre bras dans lequel il sera analysé après un certain temps. Les premiers tests ont montré que, sur le principe, le système fonctionnait. Il est néanmoins nécessaire d’améliorer la transmission et le pouvoir d’analyse de la chambre. Plusieurs modifications ont été effectuées et sont en cours de tests. Le groupe participe également à des études concernant la conception mécanique du spectromètre final ainsi qu’à l’organisation générale du projet.

L'Expérience NEMO3 L'expérience NEMO 3, installée au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM),

vise à observer la double désintégration bêta sans émission de neutrino à la sensibilité de 1024-25 années. La mise en évidence expérimentale de l'existence de ce processus violant la loi de conservation du nombre leptonique prouverait la nature de Majorana du neutrino et conduirait éventuellement à des interprétations théoriques qui dépassent le cadre du Modèle Standard des particules élémentaires: échange de neutrino de Majorana massif, couplage V+A, émission de Majoron, supersymétrie.

Depuis 2005, un étudiant doctorant analyse au LPC les données de

l'expérience afin d'étudier les signaux de la double désintégration du 150Nd et du 82Se. Une autre composante de cette analyse consiste à rechercher des signatures de la contamination du détecteur par le 212Bi, isotope parent d'un des radio-isotopes les

Activités de Physique - 30 -

Figure 7 : Gauche: les trois premières capsules de mesures de BiPo1 au LSC, avant fermeture du blindage; Droite: le château de plomb fermé de BiPo1 dans son enceinte, après isolation de l'air ambiant (mars 2007).

plus compromettants dans l'expérience: le 208Tl. En particulier, on recherche des topologies signant la cascade β − α retardé du 212Bi - 212Po sur et dans les sources, mais également dans la chambre à fils et sur les surfaces des scintillateurs. Ces études, tant sur les processus (ββ0ν) et (ββ2ν) que sur les fonds induits par le 212Bi, intéressent tout particulièrement la phase de R&D du projet SuperNEMO (voir ci-dessous).

Le groupe NEMO du LPC a développé un ensemble complet de bibliothèques

logicielles pour l'analyse des données. Cet outil est partagé par un groupe de collaborateurs extérieurs. De plus le groupe participe à la maintenance et au fonctionnement de l'expérience (shifts, calibration). Dans le cadre de ce travail, notre groupe a accueilli un visiteur étranger à 3 reprises sur la période 2005-2006 pour une durée totale de 5 mois dans le cadre des accords d'échange avec le JINR Dubna.

Le projet SuperNEMO

Le projet SuperNEMO a pour objectif de réaliser la mesure du processus (ββ0ν) à la sensibilité de 1026 années dans les 10 prochaines années, en extrapolant d'un ordre de grandeur l'expérience NEMO3. Un programme de R&D, validé par le Conseil Scientifique de l'IN2P3 en mars 2005, est en cours afin de déterminer la faisabilité et les caractéristiques de cette future grande expérience. Le groupe du LPC est engagé dans ce projet depuis 2005. Plusieurs sujets de ce grand projet sont abordés.

Depuis 2005, le LPC est acteur majeur et animateur du développement des

outils de simulation et d'analyse développés dans la collaboration afin de déterminer les options instrumentales permettant d'optimiser la sensibilité et le coût de l'expérience. Le groupe est investi aussi dans la mise en œuvre du sous-programme BiPo, avec une série programmée de deux détecteurs (démonstrateur BiPo1 et BiPo2) dont l'objectif est d'étudier la capacité à mesurer des contaminations des sources ββ en 208Tl et 214Bi à des niveaux de sensibilité (quelques µBq/kg) au-delà des moyens de détection usuels dans ce domaine (détecteur Germanium haute-pureté). Notre groupe, avec deux ingénieurs impliqués, a mis en œuvre le système d'acquisition du prototype BiPo1. L'installation a eu lieu en mars 2007 au Laboratoire Souterrain de Canfranc (LSC). Le système équipe également le banc de test calorimètre au LAL (voir Figure 7).

Les problèmes de sécurité au LSC contraignent ce programme à une poursuite au LSM en 2007. Le groupe du LPC va étudier la mise en œuvre des systèmes de déclenchement et d'acquisition du prototype BiPo2 dont l'installation au LSM est prévue à l'automne 2007. Le programme BiPo est soutenu par l'ANR pour la période 2006-2008.

Parallèlement, depuis 2005, le LPC participe à l'animation du groupe

électronique front-end de SuperNEMO. Un engagement du service électronique du

Activités de Physique - 31 -

Piégeage Magnéto-

Optique

Figure 8 : Image du nuage d’atomes de Rb au centre de la chambre de piégeage.

Figure 9 : Température du nuage en fonction de la fréquence laser. La température est mesurée via la vitesse d’expansion du nuage après arrêt du piégeage.

LPC dans la réalisation d'un ASIC time-stamping a été sollicité par la collaboration. Enfin, dans le cadre du programme de mesure de très faible radioactivité des matériaux de construction de SuperNEMO, un projet d'installation d'un détecteur Germanium haute-pureté au laboratoire du Roule à Cherbourg est animé par le LPC, en partenariat avec l'EAMEA.

La construction et l’utilisation de pièges magnéto-optiques (MOTs) pour des mesures de précision est une activité menée au LPC en collaboration avec le CIRIL. Les techniques de refroidissement et de piégeage d'atomes, développées par la communauté des physiciens atomistes, ont été les premières techniques de confinement à être appliquées à des espèces radioactives produites en accélérateur par réactions nucléaires. Comme pour les autres outils de confinement de particules, ces pièges permettent de retirer les atomes de leur lieu de production et les stocker dans un environnement dénué de matière, propice à la réalisation de mesures de précision. L’intérêt du projet réside dans l’importance et la diversité des sujets de recherche pouvant être envisagés dans l’avenir (SPIRAL II / GANIL) tels que la non conservation de parité, les recherches de violation de la symétrie par renversement du temps ou encore les mesures de corrélations dans la décroissance bêta.

Le piège magnéto-optique actuellement installé au LPC comporte deux

lasers montés sur une table optique, une chambre à vide pourvue d’ouvertures qui permettent l’entrée des six faisceaux lasers utilisés pour le piégeage (Fig.8), ainsi qu'une paire de bobines en configuration anti-Helmholtz qui engendrent un champ magnétique quadripolaire au centre de la chambre. A l’aide d’une caméra CCD à déclenchement rapide, synchronisée à un modulateur acousto-optique, une caractérisation en température, en taille, et en densité d'un nuage d’atomes de Rb, en fonction des paramètres de piégeage a été effectuée (Fig.9). Typiquement, un nuage d’une densité de l’ordre de 1011 atomes/cm3 pour un diamètre de 300 µm et une température de 100 µK peut être produit avec le dispositif.

10 15 20 25 30 35 40 45

100

200

300

400

500

Tem

péra

ture

(µK)

Décalage en fréquence (MHz)

Activités de Physique - 32 -

Figure 10 : Coupe horizontale du dispositif expérimental.

Figure 11 : Résultats préliminaires pour le système de collision Na+ à 6 keV sur 87Rb : Spectre de temps de vol des ions de recul (gauche), image du détecteur projectile (milieu), et image du centre du détecteur d’ions de recul (droite) où l’on peut distinguer deux voies de capture (Na+ + Rb(5s)-> Na (3p) +Rb+, et Na+ + Rb(5p)-> Na (3p) +Rb+).

Ce piège est maintenant couplé à une source d’ions et à un spectromètre

d’ions de recul construits au laboratoire. L’ensemble permet l’étude des processus de capture électronique dans les collisions ion-atome à basse énergie, avec une excellente résolution sur les mesures de l’angle de diffusion et du Q de réaction. Ces observables étant déduites de la mesure de l’impulsion de l’ion de recul après la collision, la résolution du dispositif est habituellement limitée par la température de la cible. Dans notre cas, cette limitation disparaît avec l’utilisation d’une cible d’atomes de Rb piégés dont la température est inférieure au mK. Les composantes du vecteur impulsion de l’ion de recul sont données par la mesure de son temps de vol et de ses coordonnées sur un détecteur sensible à la position. Toujours dans le souci d’obtenir une meilleure résolution, la géométrie du champ généré par le spectromètre pour extraire les ions de recul vers leur détecteur a été étudiée afin de s’affranchir de la taille de la zone de collision. Un dispositif permettant le hachage rapide du champ magnétique de piégeage a également été développé pour éliminer la perturbation des trajectoires des ions induite par ce dernier. La figure 10 montre une coupe du dispositif avec la source d’ions, la ligne d’analyse des ions diffusés et le spectromètre d’ions de recul.

L’ensemble du dispositif est en cours de test et d’optimisation. Les premières coïncidences projectile - ion de recul ont été observées pour le système de collision Na+ à 6 keV sur 87Rb (Fig.11) et la résolution ainsi que les taux de comptage obtenus (supérieurs à 100/s) sont très prometteurs.

Plusieurs optimisations (potentiel d’extraction, position initiale du nuage…) doivent encore permettre l’amélioration d’un facteur 4 de la résolution sur la mesure de l’impulsion des ions de recul.

Activités de Physique - 33 -

Refroidisseur RF

Haute Intensité pour SPIRAL II

Les travaux qui seront menés par la suite concerneront, d’une part, l’étude précise des processus de capture dans les collisions de basse énergie sur cible de 87Rb, 85Rb et 39K, et d’autre part, la mesure de la fraction excitée du nuage atomique en fonction des paramètres de piégeage (intensité et fréquence des lasers). Pour cette mesure, c’est le processus de capture qui sera utilisé comme outil de diagnostic. Cette méthode originale et non destructrice permet une mesure directe de la fraction excitée, qui pourra alors être comparée aux modèles couramment utilisés dans le domaine des atomes froids.

Les intensités des faisceaux radioactifs annoncées pour SPIRAL II demandent des capacités de séparation en masse accrues. Les faisceaux devront avoir des émittances réduites pour utiliser au mieux les séparateurs magnétiques de haute résolution. Depuis fin 2006, le LPC développe, en collaboration avec le CSNSM, un refroidisseur à gaz tampon de seconde génération, le SHIRAC, « Spiral II High Intensity RAdiofrequency Cooler ». Ce développement est réalisé dans le cadre du projet DESIR. Le cahier des charges actuel stipule la manipulation de faisceaux allant jusqu’au micro ampère et des émittances de sortie d’environ 1 π mm.mrad. Le champ électrique pour confiner le faisceau durant l’interaction avec le gaz tampon devra être trois ordres de grandeur supérieur à ceux qui sont actuellement utilisés sur la ligne LIRAT au GANIL par le groupe du LPC. Pour ce faire le rayon de la structure quadripolaire sera de quelques millimètres et la radiofréquence devra fonctionner à 10kV et à 20MHz. De nombreux défis technologiques sont à relever, en particulier pour l’électronique de puissance. Des simulations numériques complètes faisant intervenir l’interaction ion-gaz tampon et l'effet de la charge d’espace sont en cours. Cette étude cruciale pour les faisceaux radioactifs intenses fait l’objet d’une thèse Région-IN2P3. La première étude de faisabilité devrait être achevée fin 2009.

Collaborations Collaboration nTRV : LPC-Caen, JU-Cracow, U-Katowice, KU-Leuven, PSI-Villigen Collaboration nEDM : LPC-Caen, JU-Cracow, JINR-Dubna, Uni-Fribourg, ILL-Grenoble, LPSC-Grenoble, PSI-Villigen Collaboration NEMO3 : LPC-Caen, CENBG-Bordeaux, JINR-Dubna, LSCE-Gif sur Yvette, INEEL-Idaho Falls, Univ. Jyvaskyla, UCL-Londres, ITEP-Moscou, LAL-Orsay, CTU-Prague, Univ. Charles-Prague, Univ. Saga, MHC-South Hadley Collaboration SuperNEMO : LPC-Caen, CENBG- Bordeaux, JINR-Dubna, LSCE-Gif sur Yvette, INEEL-Idaho Falls, Univ. Jyvaskyla, INR-Kiev, UCL-Londres, Univ. Manchester, ITEP-Moscou, LAL-Orsay, CTU-Prague, Univ. Charles-Prague, Univ. Saga, MHC-South Hadley, Univ. Texas Projet MOT : LPC-Caen, CIRIL-Caen

Activités de Physique - 34 -

Membres permanents

Doctorants

D. Cussol O. Juillet D. Durand D. Lacroix F. Gulminelli* C. Ducoin * Membre de l’Institut Universitaire de France

En dépit de nombreux progrès récents tant sur le plan théorique qu'au niveau des simulations numériques, il demeure difficile d'appréhender les propriétés statiques et dynamiques des systèmes finis en interaction. Les activités du groupe s’inscrivent dans la recherche, le développement et l’application de formalismes adaptés aux systèmes mésoscopiques. Différentes voies sont explorées : reformulation stochastique du problème quantique à N-corps, approches basées sur la théorie de l’information et modèles phénoménologiques dédiés à des aspects spécifiques des collisions nucléaires.

Physique théorique et phénoménologie

Activités de Physique - 35 -

Physique quantique

des systèmes à N-corps

Figure 1 : Illustration du problème de signe dans les calculs Monte-Carlo quantiques (QMC) pour le modèle de Hubbard sur une chaîne. Dans ce modèle, des fermions de spin 1/2 sautent de site en site avec une amplitude t et subissent une répulsion locale U. On considère ici le cas de 4 fermions sur une chaîne de 6 sites dans le régime U=8t. L’approche QMC fait appel à des états de particules indépendantes qui suivent un mouvement Brownien en temps imaginaire β. Le problème de signe se manifeste lorsque ces marcheurs croisent la surface nodale où leur état est exactement orthogonal à l’état fondamental à N-corps. La figure montre l’évolution dans le « temps » β de la distribution de probabilité du recouvrement S entre le vecteur d’état d’un marcheur et l’état fondamental exact. La dynamique de champ moyen stochastique (partie droite) ne manifeste pas de problème de signe en maintenant les marcheurs dans la région S>0, au contraire de l’échantillonnage traditionnel (partie gauche).

Résoudre le problème quantique à N-corps demeure non seulement un des enjeux de la physique théorique, mais s’avère aussi nécessaire pour appréhender les états « exotiques » de la matière récemment observés expérimentalement (condensats de Bose-Einstein d’atomes ultra-froids, supraconducteurs à haute température critique, noyaux exotiques). Dans ce contexte, une des approches les plus performantes consiste à utiliser des méthodes stochastiques où l’interaction entre les particules est communiquée au travers de champs externes auxiliaires et fluctuants appliqués à chaque particule. Le problème à N-corps est ainsi ramené à un ensemble de problèmes à 1 corps qu’il est possible de résoudre numériquement. Ces schémas conduisent, en particulier, aux méthodes Monte-Carlo quantiques qui jouent un rôle primordial pour déterminer de manière exacte les propriétés à l'équilibre thermodynamique d'un système de bosons ou de fermions en interaction. En structure nucléaire, l’approche Monte-Carlo pour le modèle en couches ouvre la possibilité de traiter des systèmes inaccessibles par diagonalisation directe de l’hamiltonien. Malheureusement, l’applicabilité de ces schémas est en général sévèrement limitée par une croissance exponentielle de l’erreur statistique connue sous le nom de « problème du signe ». En effet, dans la majorité des systèmes fermioniques, le poids des configurations des champs auxiliaires dans le calcul des observables est de signe variable, les contributions positives et négatives se compensant presque parfaitement.

Nous avons proposé un nouvel algorithme Monte-Carlo quantique basé sur

une extension stochastique du champ moyen Hartree-Fock et qui semble en mesure d’éliminer les trajectoires de « poids négatif » pour de nombreux modèles. Malgré des difficultés numériques, la méthode est particulièrement performante pour le calcul de l’état fondamental de modèles de fermions fortement corrélés sur réseau. Contrairement aux algorithmes standards, aucun problème de signe n’apparaît explicitement quel que soit le signe de l’interaction sur site, la topologie du réseau ou son facteur de remplissage (Fig. 1).

2

6

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t β

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0.1750.3

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Schéma QMC « traditionnel » Schéma Hartree-Fock stochastique

2

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t β

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0.1750.3

t β

(%)

S

Schéma QMC « traditionnel » Schéma Hartree-Fock stochastique

Répulsion locale (U) sur site

Effet tunnel (t) entre sites adjacents

Répulsion locale (U) sur site

Effet tunnel (t) entre sites adjacents

Activités de Physique - 36 -

0

5

10

15

206

8 10 12 14 16 18 20 40 42

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

Temps imaginaire β Nombre N d'atomes

η β( )

Figure 2 : Calcul Monte-Carlo quantique, sur réseau, avec le schéma Hartree-Fock stochastique sans problème de signe, de l’énergie de l’état fondamental d’un gaz de Fermi à la limite unitaire. Le « temps imaginaire β », homogène à l’inverse d’une température » est exprimé en unité de h/ml2 où l est le pas du réseau et m la masse des particules. Lorsque β tend vers l’infini, le gaz unitaire est dans son état fondamental. η(β) est le rapport entre l’énergie moyenne au « temps » β et l’énergie de l’état fondamental du gaz sans interaction. La convergence de ce rapport vers une valeur (~0.44) indépendante du nombre de particules illustre le caractère universel des états à N-corps dans le régime unitaire.

Physique statistique des systèmes finis

Ces propriétés nous ont permis de commencer à appréhender la limite unitaire du problème à N corps où les particules interagissent par un potentiel de portée négligeable et dont la longueur de diffusion est infinie. Ce régime intrigant, où la section efficace de collision prend la valeur maximale autorisée par la mécanique quantique, est l’un des plus redoutables sur le plan théorique : il n’y apparaît en effet aucun petit paramètre susceptible de permettre des développements perturbatifs autour d’un modèle soluble. On s’attend toutefois à voir émerger des propriétés universelles puisque l’interaction n’introduit aucune échelle de longueur ou d’énergie. Pour des fermions de spin 1/2, la limite unitaire correspond à un état stable de la matière qui a été réalisé expérimentalement avec des gaz atomiques en utilisant la technique des résonances de Feshbach. A l’échelle macroscopique, la compréhension des propriétés d’un gaz de Fermi unitaire revêt un intérêt considérable. La limite unitaire assure en effet la transition entre les deux grandes classes de superfluides fermioniques que représentent les phases BCS et BEC. Elle est également pertinente pour la physique de la croûte interne des étoiles à neutrons où l’on peut atteindre des densités inférieures à 1% de la densité de saturation. Au travers d’un modèle sur réseau du gaz de Fermi unitaire, nous avons estimé l’énergie et le gap superfluide à température nulle. Les résultats obtenus ont confirmé l’hypothèse d’universalité : l’énergie de l’état fondamental à la limite unitaire est proportionnelle à celle du gaz sans interaction (Fig. 2) et le gap est proportionnel à l’énergie de Fermi.

La problématique de la détermination de l’équation d’état de la matière nucléaire et de la signature expérimentale d’une transition de phase dans les événements de multifragmentation constitue l’un des axes de recherche du laboratoire. Le groupe de physique théorique est engagé dans cette étude, et développe en collaboration avec le GANIL des approches statistiques originales pour répondre à la question générale de la définition et classification des transitions de phase dans les systèmes finis, dépendant du temps et soumis à des interactions non saturantes. Plus précisément, nos recherches poursuivent plusieurs objectifs :

Activités de Physique - 37 -

Figure 3 : Partie gauche : la distribution de taille du plus gros fragment montre, dans l’ensemble canonique, le comportement bimodal caractéristique d’une transition du premier ordre pour plusieurs températures proches de la température de transition (ligne épaisse). Partie droite : la bimodalité, perdue dans l’ensemble microcanonique, est retrouvée après repondération de la distribution d’énergie (ligne épaisse).

étendre les outils de la mécanique statistique à la compréhension des transitions de phase dans le domaine hors équilibre des petits systèmes loin de la limite thermodynamique et souvent soumis à des forces à longue portée qui empêchent la possibilité même de définir une telle limite,

fournir une compréhension à l'échelle microscopique des changements de

phase que l'on observe dans le monde macroscopique,

proposer des signaux directement mesurables en physique nucléaire, en vue de la preuve expérimentale de la transition.

La présence d'une transition de phase dans un système fini peut être déduite,

ainsi que son ordre, de la forme de la distribution du paramètre d'ordre. Ce sujet a été étudié en détail dans les expériences de multi-fragmentation, avec des résultats qui n'apparaissent pas entièrement consistants. Pour clarifier cette situation, nous avons abordé l'effet de l'ensemble statistique sur la forme globale des distributions de fragments mesurées, ce qui revient aux critères de sélection de données. Nous avons proposé une nouvelle méthode qui peut aisément être appliquée expérimentalement pour discriminer entre les différents scénarii de fragmentation. Cette méthode, basée sur une repondération de la distribution mesurée pour s'affranchir des contraintes expérimentales associées au dépôt d'énergie, est testée sur différents modèles simples, et semble fournir une excellente discrimination entre transitions du premier ordre, phénomènes critiques, et cross-over (Fig. 3). Une première application aux données expérimentales, en collaboration directe avec la collaboration INDRA, donne des résultats très encourageants.

La comparaison de modèles statistiques aux données expérimentales est compliquée par le fait que ces dernières sont souvent loin de l’équilibre thermodynamique. Pour aborder cette question nous avons proposé une extension hors équilibre des ensembles de Gibbs basée sur la théorie de l’information. Cette approche nouvelle fournit un pont entre modèles statistiques et équations de transport et elle permet de définir un diagramme de phase avec des variables d’état qui varient au cours du temps, et en particulier de traiter les systèmes sous flot de façon thermodynamiquement consistante. Ce nouveau développement théorique a été appliqué à un Hamiltonian classique de Lennard-Jones, simulé numériquement à l’aide de la dynamique moléculaire. Dans la limite du gaz idéal, la dynamique d’expansion peut être exactement exprimée en termes de paramètres de Lagrange effectifs dépendant du temps agissant sur un ensemble de Gibbs standard augmentée d’une contrainte de conservation d’énergie. En utilisant cet « ansatz » nous avons montré que la présence de flots collectifs peut avoir une influence importante sur la distribution des micro-états (Fig. 4).

Activités de Physique - 38 -

Figure 4: Histogrammes des distributions d’énergie potentielle (gauche) et de taille du plus gros fragment (droite) à deux énergies différentes. Les histogrammes vides montrent les prédictions de l’ensemble de Gibbs sous flot, comparées à l’équilibre standard. Une différence importante est observée aux énergies proches de la transition (haut). Figure 5 : Energie de symétrie extraite de l’observable d’isoscaling dans le cadre du modèle de multi-fragmentation statistique MMM pour différents systèmes et volumes de freeze-out. Dans tous les cas considérés l’énergie théorique (courbe solide) est bien reproduite.

Avec l’avènement dans un futur proche de nouvelles installations pour l’accélération des noyaux exotiques (SPIRAL-II, RIA, FAIR, EURISOL), l’exploration du degré de liberté d’isospin est devenue l’enjeu le plus important pour les études sur l’équation d’état et la thermodynamique des noyaux.

Dans ce contexte, les observables liées à la distribution isotopique des fragments (isoscaling) sont activement étudiées dans la communauté internationale afin d’extraire des informations expérimentales sur l’énergie de symétrie à des densités de sous-saturation. Nous avons effectué une étude systématique de cette observable dans le cadre d’un modèle statistique réaliste, et nous avons montré qu’une variation du paramètre d’isoscaling avec le nombre atomique peut permettre d’accéder à la dépendance en température de la composante iso-vectorielle de l’énergie libre de surface. (Fig. 5).

Les transitions de phase de la matière nucléaire riche en neutrons ont des applications importantes aussi en astrophysique nucléaire, notamment en ce qui concerne la thermodynamique de la croûte des protoétoiles à neutrons.

Activités de Physique - 39 -

Figure 6 : Zone d’instabilité par rapport à la formation de phases inhomogènes dans le plan des potentiels chimiques pour une matière d’étoile composée de protons, électrons, neutrons et neutrinos en équilibre β. Les courbes correspondent à différentes valeurs pour la fraction de neutrinos absorbée par la matière. Trois températures et trois interactions effectives sont considérées.

Simulations

numériques des réactions nucléaires

En effet il a été récemment proposé que la partie la plus extérieure de ces objets stellaires denses peut présenter des phases lamellaires exotiques (phases pasta) déterminées par la compétition entre les corrélations induites par l’interaction forte et les anticorrélations dues à l’interaction coulombienne (frustration). La possible présence de ces inhomogénéités pourrait influencer de façon importante les interactions avec les neutrinos qui évacuent la plus grande partie de l’énergie de l’étoile, et par conséquent la dynamique entière de refroidissement, qui est encore très mal comprise. Comme ce même phénomène est à l’origine de la multifragmentation nucléaire, les réactions de multifragmentation avec noyaux exotiques auprès d’EURISOL pourront servir de laboratoire pour la thermodynamique des objets stellaires denses.

Des calculs de champ moyen auto-cohérent avec des interactions effectives

réalistes (Fig. 6) montrent que des phases inhomogènes peuvent être présentes même à température de l’ordre de 10 MeV, si une fraction non négligeable de neutrinos reste piégée dans la matière pour une durée de l’ordre du temps caractéristique pour l’équilibre β.

Les réactions nucléaires conduisent à une grande diversité de phénomènes, tels que la cassure d’un noyau en plusieurs « clusters » (multifragmentation) à l’énergie de Fermi. Afin de décrire cette diversité et de tester certaines hypothèses faites lors des analyses des mécanismes de réaction, notre groupe développe des modèles phénoménologiques donnant une vision simplifiée de l’histoire d’une réaction. En particulier, deux modèles dédiés respectivement aux réactions entre ions lourds (modèle appelé HIPSE : Heavy-Ion Phase-Space Exploration) et aux réactions de spallations induites par des nucléons (n-IPSE : nucleon-Ion Phase-Space Exploration) ont été proposés. Ces modèles permettent de reproduire des données expérimentales (voir rapport d’activité 2003-2005). Ils nous ont également permis de proposer une interprétation simple de l’origine même des clusters. Ainsi, la notion d’espace des phases accessible lors de collisions sous contraintes des lois de conservations spécifiques à chaque réaction, a été introduite. Nous avons également souligné l’importance du hasard sur l’émission de pré-équilibre, le rôle du mouvement de Fermi des nucléons dans les noyaux ainsi que l’effet de l’interaction dans l’état final avant la désexcitation. Ces modèles mettent

Activités de Physique - 40 -

Figure 7: Distribution de tailles pour le système de 100 particules à différentes énergies d'excitation. Sur chaque panneau, l'histogramme en jaune correspond aux collisions centrales (b/bmax < 0.1) d'un projectile de 50 particules sur une cible de 50 particules. Les lignes pleines correspondent à un système pré-thermalisé de 100 particules à une densité p ≈ 6p0 (ligne noire), à p ≈ p0 (ligne rouge) et à p ≈ p0/8 (ligne bleue).

finalement en avant le lien étroit entre les approches dynamiques et statistiques sous contraintes de la réaction.

Par ailleurs, la similitude entre les données de collisions noyau-noyau et celles issues de simulation de systèmes classiques nous a amené à développer un code de dynamique moléculaire classique (CNBD). Afin d'identifier les paramètres pertinents pour calculer les probabilités d'émission de fragments des systèmes en collision, nous avons comparé les résultats issus de systèmes classiques en collision à ceux de systèmes classiques pré-thermalisés, ayant la même taille et la même énergie d’excitation. Pour des systèmes pré-thermalisés comprimés, les distributions de taille sont similaires à celles des systèmes en collisions quelle que soit l'énergie disponible (Fig. 7).

Pour les systèmes pré-thermalisés dilués et pour des énergies d’excitation par particule supérieures à l’énergie de surface du système considéré, les distributions de taille sont très différentes: les systèmes pré-thermalisés produisent plus de fragments légers et moins de fragments de masses intermédiaires que les systèmes en collision. Ces différences se manifestent également dans les études sur les signaux de transition de phase comme la capacité calorifique négative et la bimodalité.

Activités de Physique - 41 -

Ces deux signaux sont bien observés dans les deux cas (systèmes pré-

thermalisés et systèmes en collision) mais à des énergies d’excitation différentes: la transition a lieu autour de l’énergie de liaison pour les systèmes pré-thermalisés dilués alors qu’elle a lieu autour de l’énergie de surface pour les systèmes pré-thermalisés et comprimés et pour les systèmes en collision. Ces différences pourraient nous amener à reconsidérer d’un œil nouveau les informations issues de l’étude des signaux de transition de phase dans les collisions d’ions lourds, en incluant dans les calculs de probabilité d'émission des fragments des paramètres provenant de la dynamique de la collision.

Collaborations GANIL Caen, LKB Paris.

Activités de Physique - 42 -

Membres permanents

Post-doctorant Doctorants

N.L. Achouri F.M. Marqués J.C. Angélique N.A. Orr F. Delaunay J. Péter E. Liénard B. Roeder H. Al Falou B. Laurent B. Bastin A. Leprince

L’activité du groupe est organisée selon trois axes. L’un d’eux consiste à étudier les propriétés de noyaux légers très riches en neutrons par réactions de cassure. L’ensemble expérimental, qui nous a permis de faire ces mesures en « cinématique complète », est formé par le multidétecteur de particules chargées CHARISSA, qui détecte les fragments, et l’ensemble DEMON, qui détecte les neutrons. Ces expériences ont eu lieu au GANIL. La spectroscopie des noyaux légers riches en neutrons a été abordée avec le multidétecteur TONNERRE, qui nous a permis l’étude des fermetures de couches N=20 et N=28. Les expériences sont réalisées au GANIL et à ISOLDE (sur la photo). En parallèle le groupe étudie des réactions à basse énergie, particulièrement pour la spectroscopie de noyaux proches de la drip-line proton par diffusion élastique et inélastique résonante et la mesure de section efficace de réactions nucléaires d’intérêt astrophysique. Ces expériences sont réalisées au CRC-LLN, avec comme principal dispositif expérimental les détecteurs de type LEDA.

Structure nucléaire

Activités de Physique - 43 -

Étude de la structure des noyaux non liés

7,9He et 10Li Figure 1 : Énergie de décroissance 6He+n provenant de la réaction C(8He,6He+n)X. La courbe en trait épais montre l’ajustement aux données de l’état fondamental (trait continu mince), de l’état excité (contribution nulle) et du fond (pointillés). L’insert présente l’évolution de χ2/N (N=59) en fonction de la contribution de l’état fondamental (gs) et de l’état excité (exc). Chaque contour correspond à un pas de 1 en χ2.

Le noyau d’9He fait partie de la chaîne des isotones N=7 dans laquelle l’inversion des niveaux 1s1/2 et 0p1/2 a déjà été constatée pour le 10Li et le 11Be. L’existence d’un état s comme fondamental dans l’isotone le plus léger de cette chaîne, l’9He, signifierait donc que cette tendance se poursuit pour l’isospin le plus extrême. Quant à l’7He, la présence d’un état excité Jπ =1/2− à une énergie d’excitation très faible (Ex = 0,56 MeV), partenaire en spin-orbite du fondamental 3/2−, impliquerait une réduction importante du terme de couplage spin-orbite dans la matière riche en neutrons à faible densité.

Les systèmes non liés 7,9He et 10Li ont été produits à partir des réactions de

cassure des faisceaux de noyaux riches en neutrons 8He, 11Be et 14B à haute énergie. Leur structure à deux corps fragment-neutron a été étudiée via la détection en coïncidence dans la voie finale du fragment chargé (6He, 8He et 9Li respectivement) dans un télescope (CHARISSA) et du neutron dans le multidétecteur DEMON. La reconstruction de l’énergie relative entre ces deux particules événement par événement a permis l’étude du spectre en énergie de décroissance des trois systèmes.

Le système 7He a été étudié avec trois faisceaux différents – 8He, 11Be et 14B.

Pour l’état excité à Er=1 MeV récemment postulé par Meister et al. [1], aucune mise en évidence significative n’a été observée dans les trois réactions étudiées. Pour la même réaction que Meister et al. C(8He,6He+n)X, mais à plus basse énergie (15 plutôt que 227 MeV/nucléon), un fond non-résonant et l’état fondamental 3/2− bien connu ont fourni une très bonne description des données (Figure 1). Il nous semble que, même si Meister et al. ont réalisé leur expérience dans un domaine en énergie où la contribution diffractive à la réaction est minimale et avec une efficacité de détection neutron d’environ 90%, la présence d’un fond ne devrait pas être exclue. Plus précisement, un fond provenant du peuplement du continuum non-résonant pourrait expliquer les données de Meister et al. sans avoir recours à un état supplémentaire excité.

Le système 10Li a été étudié avec le faisceau de 11Be et nous avons observé un état s

virtuel de longueur de diffusion as = -14 fm ± 2 fm (Figure 2). Ce résultat est en accord raisonnable avec plusieurs mesures par d’autres groupes. L’objectif de cette étude était principalement de tester notre capacité à sonder la structure des noyaux non liés à très basse énergie, notamment des états virtuels, ce qui a été montré avec succès.

Activités de Physique - 44 -

Figure 2 : Énergie de décroissance du 9Li+n provenant de la réaction C(11Be,9Li+n)X. La courbe en trait épais est le résultat de l’ajustement aux données de la contribution de l’état s virtuel (as=-14 fm) et du fond combinatoire (traits minces discontinus). L’insert présente l’évolution de χ2/N (N=69) en fonction de la contribution de l’état s et de la longueur de diffusion as. Chaque contour correspond à un pas de 1 en χ2. Figure 3 : Énergie de décroissance de l’8He+n provenant de la réaction C(14B,8He+n)X donnée par un état résonant (l=1) et un état virtuel as=0 fm. L’insert présente l’évolution de χ2/N (N=29) en fonction de la contribution de ces deux états. Chaque contour correspond à un pas de 1 en χ2.

Le système 9He, qui est le plus exotique exploré ici, a été étudié avec deux faisceaux différents, le 11Be et le 14B. L’utilisation de réactions de "knockout" de deux protons pour le 11Be, et de trois protons (et deux neutrons) pour le 14B, implique une réduction importante de la section efficace qui s’est traduite par une statistique plus faible que pour les études sur l’7He et le 10Li. Néanmoins, dans le cadre d’une approche similaire à celle utilisée pour l’étude du 10Li, nous avons observé pour les réactions C(11Be,8He+n)X et C(14B,8He+n)X (Figure 3) une structure à très basse énergie qui est bien décrite par un état s virtuel de longueur de diffusion as au voisinage de 0 fm. Autrement dit, si l’état existe, l’interaction est beaucoup plus faible que dans l’analyse des résultats de Chen et al. [2]. La réaction C(14B,8He+n)X a permis l’observation d’un état résonant vers 1 MeV déjà observé par Refs [3, 4, 5] avec une structure probable de 8Heg.s.⊗ vp1/2 [2]. Nos résultats pour les noyaux N=7 ont confirmé la poursuite de l’inversion des niveaux v1s1/2 et v0p1/2 dans le 10Li. Dans le cas de l’9He, la structure que nous avons observée à très basse énergie pourrait bien conforter le résultat de Chen et al. à savoir que cette inversion existe bien dans l’9He, mais avec une interaction 8He-n beaucoup plus faible dans l’9He que dans le 10Li.

[1] M. Meister et al., Phys. Rev. Lett. 88 (2002) 102501. [2] L. Chen et al., Phys. Lett. B 505 (2001) 21. [3] K.K. Seth et al., Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 1930. [4] H. Bohlen et al., Z. Phys. A 330 (1988) 227. [5] W. von Oertzen et al., Nucl. Phys. A 588 (1995) 129c.

Activités de Physique - 45 -

Corrélations dans

l’8He Figure 4 : Représentation de Dalitz : le spectre bidimensionnel représente la masse invariante réduite du système n-n en fonction de celle du système c-n. Les deux autres spectres sont les projections de ces masses. Les données sont en rouge, la ligne noire représente la simulation qui reproduit le mieux ces données et en bleu, une simulation de l’espace des phases (sans corrélations).

Affaiblissement de la fermeture de couches N=28 à l'approche de la drip-line neutron

Les noyaux à halo borroméens, constitués d’un cœur entouré de deux neutrons de valence très peu liés, ont la particularité d’être des systèmes liés alors que les sous systèmes à deux corps les composant ne le sont pas. C’est l’effet de l’interaction neutron-neutron à basse densité dans le champ du cœur qui lie le système. Ces noyaux particuliers sont donc un laboratoire intéressant pour l’étude des corrélations à trois corps.

La réaction de cassure de l’8He sur cible de 12C à 15 MeV/nucléon réalisée au

GANIL en 2002 est dans la continuité des précédentes études du groupe « Noyaux exotiques », concernant les noyaux de 14Be, 11Li et 6He (rapports d’activité précédents). Cette étude a montré que la réaction 12C(8He,6He+n+n)X est en partie séquentielle ; pour une partie des événements, les deux neutrons ne sont pas émis en même temps parce que le deuxième neutron peuple l’état fondamental non lié de l’7He. Le passage par cette résonance à basse énergie (0,44 MeV) nécessite une étude de corrélations à trois corps entre l’6He et les neutrons.

Les effets de l’interaction entre les deux neutrons dans l’état final ne

dépendent alors plus uniquement de leur séparation dans l’espace, rnn, mais également de leur séparation dans le temps, τ, la durée de vie de la résonance 7He. A l’aide de la représentation de Dalitz, utilisant les masses invariantes réduites m²c-n et m²n-n, et d’une simulation de la cassure prenant également en compte le dispositif expérimental (télescope CHARISSA et détecteur modulaire DéMoN), les valeurs de rnn = 7,3±0.6 fm et τ = 1000±300 fm/c ont ainsi pu être extraites.

Ces valeurs ont été confirmées par la méthode d’interférométrie d’intensité, qui consiste à construire la fonction de corrélation neutron-neutron en divisant la distribution en moment relatif des neutrons du halo par une distribution en moment relatif entre des neutrons non corrélés. Cette dernière distribution est réalisée par une méthode de mélange d’événements itératif, afin de créer des couples de neutrons non corrélés à partir d’événements différents tout en éliminant les effets du dispositif expérimental.

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une étude expérimentale d'un ensemble de

noyaux exotiques situés aux environs de la drip-line neutron, dont la masse A est comprise entre 38 et 42 et dont le nombre de neutrons est égal ou proche de 28. La problématique est de savoir si le nombre magique 28 est toujours le garant d'une surstabilité pour ces noyaux riches en neutrons ?

La fermeture de couches N=28 est particulièrement intéressante car il s'agit de la première fermeture de couches qui apparaît suite à l'ajout du terme de spin-orbite dans le cadre du modèle en couches.

Activités de Physique - 46 -

D'un point de vue théorique, G.A. Lalazissis suggère une considérable réduction du potentiel de spin-orbite due à une large diffusivité en surface des noyaux riches en neutrons [1]. T. Otsuka suggère également une modification dans l'agencement des orbitales liée à l'interaction proton-neutron produite par la force tenseur. Ces deux effets principaux attendus loin de la stabilité peuvent-ils provoquer un affaiblissement tel que N=28 ne soit plus magique?

D'un point de vue expérimental, presque toutes les investigations menées dans cette région vont en ce sens [3-6]. A mesure que l'on s'approche de la drip-line neutron, on observe une diminution progressive des propriétés spécifiques de ces noyaux qui ne peut être comprise qu'en faisant intervenir de fortes déformations. L'interprétation de la déformation présente dans cette région semble devoir faire intervenir un subtil mélange entre les effets neutrons (réduction de N=28) et protons (collectivité liée à la quasi-dégénérescence des orbitales s1/2 et d3/2). Il demeure cependant difficile de quantifier la contribution de chacun.

Comme on s'attend à une configuration plus stable des protons dans les isotopes du Si liée à la sous-couche Z=14, le 42Si apparaît comme un « noyau clé » pour distinguer les différents effets responsables de la déformation à N=28. Aucun élément direct concernant la structure de ce noyau n'a pu être mesuré à ce jour. Les deux seules grandeurs extraites (la demie vie [5] et la section efficace inclusive de la réaction 9Be(44S,42Si)X [7]) aboutissent à deux conclusions différentes. En d'autres termes il n'est pas possible avec ces éléments de conclure définitivement sur la restitution ou perte de magicité à N=28 dans le 42Si.

Pour mener à bien l'investigation sur ce noyau, le facteur limitant étant le taux de production accessible extrêmement faible, l'utilisation de la technique de spectroscopie gamma en ligne avec double fragmentation du faisceau faisant intervenir des processus d'arrachage – dit de « knockout » - de plusieurs nucléons fut choisie. Cette technique consiste en la détection des gamma émis par les niveaux excités des noyaux exotiques lors de leur production par fragmentation et l'identification simultanée de ces derniers par un spectromètre. Le processus de double fragmentation permet, par ailleurs, d'obtenir un meilleur rapport pic sur fond et d’éviter la saturation de l'électronique.

L'expérience fut réalisée au GANIL. La production de noyaux de 42Si

s'effectue à partir d'un faisceau primaire de 48Ca à 60 A MeV. La première fragmentation sur une cible de C de 200 mg/cm² d'épaisseur a lieu dans SISSI. Un dégradeur de 37.2 µm d'Al combiné à plusieurs éléments magnétiques permet ensuite de nettoyer ce faisceau secondaire d'un grand nombre de contaminants. On obtient alors un faisceau constitué essentiellement d'isotopes de Chlore et de Soufre dont le 44S à raison de 131±15 par seconde. Ce faisceau secondaire est ensuite dirigé vers l'aire expérimentale SPEG où il traverse d'abord un détecteur Si - permettant une mesure de la perte d'énergie ∆E - avant de rencontrer la seconde cible de réaction en Be de 196 mg/cm² d'épaisseur remesurée. Au cours de cette fragmentation se trouvent produits des noyaux de 42Si à partir des particules incidentes de 44S à raison de 0.57±0.13 par heure. On mesure une section efficace σ-2p= (80±20) µb à 46 A MeV. Celle-ci apparaît compatible avec celle mesurée par [7]. La figure 5.A présente le spectre en énergie d'excitation obtenu pour le 42Si. On y observe un pic à 770±19 keV que nous attribuons à la transition du premier état excité 2+ vers l'état fondamental 0+ de ce noyau.

Une signature de la magicité se traduit par l'observation d'une énergie élevée

du 2+ dans le cas des noyaux pairs-pairs (Figures 5A et 5B). Par analogie avec la physique atomique, ceci s'explique par une répartition des nucléons sous forme de couches, les nombres magiques correspondant à des configurations de couches pleines avec présence d'un gap en énergie conséquent avec l'orbitale qui suit. De ce cas, lorsque la couche est pleine, un état excité ne peut être obtenu qu’en faisant passer un/(ou des) nucléon(s) sur la couche suivante. Un tel processus requiert plus d'énergie que dans le cas contraire où il suffit de provoquer une transition à l'intérieur d'une couche incomplète.

Activités de Physique - 47 -

Figure 5.A : Spectre en énergie d’excitation du 42Si obtenu à partir des noyaux de 44S. Figure 5.B Evolution de l’énergie du premier état excité 2+ mesurée expérimentalement en fonction du nombre de neutrons N pour les isotopes pairs-pairs de silicium et de calcium.

Développement de scintillateurs

plastiques pour la détection des

neutrons

La figure 5.B représente l'évolution de l'énergie du premier 2+ mesurée expérimentalement en fonction du nombre de neutrons N pour les isotopes de silicium et de calcium. Nous observons la caractéristique d'un 2+ élevé par rapport aux autres noyaux dans les isotopes de Ca à N=20 et N=28. Par contre pour les Si, ceci n'est plus vrai à N=28. Le 2+ du 42Si est très faible: il possède la plus petite valeur de 2+ à N=28 et correspond à l'une des plus petites énergies jamais mesurées dans cette zone de la carte des noyaux. Le premier état excité dans le 42Si est issu des excitations particules-trous à travers les gaps. C'est pourquoi une telle chute de l'énergie du premier 2+ traduit, sans conteste, la disparition de la fermeture de couches sphérique à N=28 dans le 42Si.

A B

D'un point de vue théorique, une réduction de l'écart en énergie des partenaires spin-orbite d3/2-d5/2 de 1.94 MeV est observée pour les protons. Cette réduction est compatible avec l'effet attractif généré par la force tenseur entre les orbitales proton et neutron d3/2-f7/2 et répulsif entre les orbitales proton et neutron d5/2-f7/2. On note également une diminution du gap N=28 de 1 MeV dans le 42Si par rapport à la valeur initiale de 4.8 MeV dans le 48Ca. Cette diminution est liée là encore à l'action mutuelle de la force tenseur mais aussi à la dépendance en densité de l'interaction spin-orbite. En plus de ces compressions d'orbitales proton et neutron, les excitations particules-trous entre les orbitales occupées et de valence, pour lesquelles on a j=2, favorisent naturellement les corrélations quadrupolaires qui génèrent à leur tour de la collectivité. Le 42Si est déformé dans son état fondamental. Il possède un moment quadrupolaire égal à -87 e.fm2, correspondant à un paramètre de déformation β=-0.45. Ces résultats font l'objet d'une publication récente [8].

[1] G.A. Lalazissis et al., Phys. Lett. B 418 (1998) 7 [2] T. Otsuka et al., Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 232502 [3] O. Sorlin et al., Phys. Rev. C 47 (1993) 2941 [4] T. Glasmacher et al., Phys. Lett. B 395 (1997) 163 [5] S. Grévy et al., Phys. Lett. B 594 (2004) 252 [6] D. Sohler et al., Phys. Rev. C 66 (2002) 054302 [7] J. Fridmann et al., Nature 435 (2005) 03619 [8] B. Bastin et al., Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 022503

Le groupe structure nucléaire, en collaboration avec le groupe dynamique et thermodynamique nucléaire et le service électronique et détecteurs, est impliqué dans le projet Neutromania, qui réunit physiciens et chimistes de différents laboratoires et qui a pour but de mettre au point de nouveaux scintillateurs plastiques pour la détection des neutrons. Ce projet a fait l’objet d’un financement ANR pour la période 2005-2007.

La détection des neutrons en présence de photons γ impose l’utilisation de détecteurs capables de discriminer ces deux types de particules.

Activités de Physique - 48 -

Simulations of

Neutron Detector Crosstalk with

GEANT4

Les détecteurs actuels permettant de discriminer les neutrons et les γ sont des scintillateurs basés sur des composés inflammables, explosifs, toxiques et corrosifs, ce qui limite fortement leurs applications. D’autre part, il s’agit exclusivement de liquides, qui ne peuvent pas être utilisés sous vide. Afin de dépasser ces limitations, le projet Neutromania recherche des scintillateurs organiques solides (« plastiques ») ayant de bonnes propriétés de discrimination neutron-γ. De plus, pour une détection des neutrons optimale, les scintillateurs recherchés doivent être rapides (constante de temps de décroissance de l’ordre de la ns), transparents à leur propre lumière, riches en hydrogène et présenter une efficacité de scintillation comparable à celle des scintillateurs actuellement utilisés.

Le premier travail de la collaboration a été de définir les matériaux potentiellement intéressants. Les premières synthèses par les chimistes ont permis, en interaction avec les physiciens, d’adapter les méthodes de synthèse aux exigences de la fabrication de scintillateurs. En effet, le matériau obtenu doit être pur (en particulier exempt de contamination par du dioxygène), transparent, stable dans le temps et sans bulles ni défauts.

A Caen, les recherches se sont orientées plus spécifiquement vers les matériaux obtenus par copolymérisation du méthacrylate de méthyle ou du styrène avec des monomères contenant des groupements fluorescents (fluorène, carbazole, fluoranthène, pyrène). Les propriétés de scintillation (temps de montée, temps de descente, quantité de lumière produite) des divers échantillons ont été testées au LPC et comparées à celles d’échantillons de scintillateurs plastiques commerciaux (NE102A, BC400). Les matériaux présentant des propriétés intéressantes ont ensuite fait l’objet d’essais de discrimination neutron-γ. Certains des matériaux synthétisés présentent des propriétés de scintillation comparables voire supérieures à celles des plastiques commerciaux. La conception et la fabrication de scintillateurs performants ne semblent donc pas poser de difficultés majeures. L’obtention de bonnes performances de discrimination neutron-γ est plus délicate, et à ce jour aucun des matériaux testés ne présente à la fois de bonnes propriétés de scintillation et de discrimination.

Parallèlement, la collaboration étudie certains scintillateurs décrits dans la

littérature, dans le but de comprendre l’influence de leur composition et de leur état physique sur les mécanismes mis en jeu dans la discrimination.

L One of the primary objectives of next generation exotic beam facilities,

such as EURISOL, is to study nuclei near and beyond the neutron dripline. These nuclei will be studied with a variety of methods including breakup, knockout, and direct reactions such as (p,n) and (d,n), the latter of which will also be of interest for proton-rich nuclei. For these experiments, it will be essential to detect outgoing fast-neutrons (1 MeV ≤ En ≤ 100 MeV) with high efficiency, and good energy and angular resolutions. In addition, some experiments will require the ability to detect multiple neutrons and discriminate between neutron and gamma ray events.

At high energies the neutron often does not stop in the first detector it encounters. Once the neutron scatters from one detector, it has some chance of scattering into a second detector and being detected twice in the same event. There is also the possibility that a neutron could scatter in one detector producing light below the detection threshold (or scatter from non-active material in the setup), and then be detected in a second detector, producing an inaccurate measurement of its energy and angle. These phenomena are referred to as “cross-talk” and “out-scattering” events [3]. The detection of multiple neutrons requires the ability to separate events coming from true neutron coincidences from events resulting from cross-talk. Seuls

Activités de Physique - 49 -

Figure 6 : GEANT4 neutron detection efficiency simulations for a DEMON module for 1 MeV < En < 100 MeV (threshold 0.5 MeVee).

Figure 7 : GEANT4 simulation of cross-talk probability at 37 MeV. The DEMON detectors were arranged as described in the cross-talk measurement in [1]. Simulations with the G4PreCompound model are not shown (see text).

In addition, the distortion in measurements introduced by out-scattering needs to be minimized.

In this spirit, a Monte-Carlo simulation of the DEMON [1] module with the package GEANT4 [2] has been developed and the results have been compared to available experimental data for the neutron detection efficiency and cross-talk probability. While other programs have been developed previously for modeling the DEMON module and the liquid scintillator NE213 (ref. [3]), the advantages of a GEANT4 simulation are: 1) it can track the neutron before and after it scatters, 2) detectors of different sizes and shapes, as well as different arrangements can be easily included in the simulation, 3) materials used in the detector construction, such as the aluminum container, etc. can also be included in the simulation, and 4) the detector and events in the detector can be visualized. These simulations will be used to determine a detector geometry that minimizes the occurrence of cross-talk while maximizing the detection efficiency for multiple neutrons, and also to develop data filtering routines for the analysis of future experimental data.

Figures 6 and 7 show the results of simulations that have been conducted

with the available models in GEANT4. Figure 6 shows the simulated detector efficiency using several different models for neutron elastic and inelastic scattering compared with measured data for the module detection efficiency taken from ref. [4]. A reasonable description of the efficiency can be obtained with a combination of the “G4QElastic” and “G4PreCompound” models, whereas the efficiency is over-estimated between 2 and 5 MeV when the “G4LElastic” model is used and between 10 MeV and 22 MeV when the “ExtendedNeutronHP Inelastic” model is used.

Activités de Physique - 50 -

Figure 7 shows the results of two cross-talk simulations at En = 37 MeV for a detector arrangement similar to that found in ref. [1]. The definition of the probability of a cross-talk event is also the same as in ref. [1]. It was found that even though the combination of the G4QElastic and G4PreCompound models gave the best overall description of the efficiency, these two models when used together greatly over-estimate the cross-talk, predicting about ten times as much cross-talk as was measured. Simulations assuming the “ExtendedNeutronHP” model for the neutron inelastic reactions come closer to the measured values. However, as the threshold of the detector increases in the simulation, the decrease in the cross-talk probability observed in the previous experiment was not reproduced.

In conclusion, the available models in GEANT4 seem inadequate in

describing simultaneously the detection efficiency and in modeling the cross-talk probability for a DEMON module. However, simulations that can model well both the detection efficiency and the cross-talk for DEMON (and therefore for future detectors with liquid scintillator as a detection medium) have been developed in the past (e.g. refs. [3,5]). Continued work on this project will attempt to improve upon the existing models in GEANT4 by developing new models based on those used in the successful simulations, and also by including experimental data for the total and differential cross sections. With these improvements, the simulation of a neutron detection array for future experiments can be realized.

[1] I. Tilquin et al. Nucl. Instr. and Meth. A 365 (1995) 446-461. [2] S. Agostinelli et al., Nucl. Instr. and Meth. A 506 (2003) 250-303. Version 4.8.2.p01 [3] P. Désesquelles et al., Nucl. Instr. and Meth. A 307 (1991) 366. [4] Cyril Varignon – Ph.D. thesis – LPC Caen (1999). [5] Marc Labiche – Ph.D. thesis – LPC Caen (1999).

Collaborations GANIL Caen, LCMT ENSICAEN, IPN Orsay, IPHC Strasbourg, IPCMS Strasbourg, LPSC Grenoble, DAPNIA Saclay, SphN CEA-Saclay, DETECS/SSTM CEA-Saclay ULB Bruxelles, Univ. Birmingham, IFIN Bucarest, INR Debrecen, Univ. Madrid, Univ. Paisley, Nucl. Phys. Inst. ASRC, FLNR Russie, Univ. Surrey.

Activités Techniques et Administratives - 51 -

Membres permanents

M. de Claverie E. Goutodier A. Gontier C. Mahia

Gestion administrative

générale

Gestion du personnel

Relations

internationales

Gestion financière

Composé de 4 agents (3 agents du CNRS/IN2P3 et 1 agent CDD de l’Université), le service administratif du LPC Caen assure les fonctions suivantes :

La gestion administrative générale : mise en place et suivi des crédits,

relations avec les tutelles, enquêtes et suivi des documents administratifs.

Le service effectue le suivi administratif de tous les agents du laboratoire :

des personnels permanents : 27 ITA IN2P3, 10 ITARF MESR, 13 Chercheurs CNRS, 17 enseignants-chercheurs,

des personnels non permanents tels que : les doctorants (12), les

stagiaires (40/an environ), les visiteurs étrangers (10/an) et les post-doctorants (2)

La gestion de ces personnes se concrétise par des actes administratifs

(gestion des congés, des maladies ; dossiers de carrière, dossiers d’avancement, demandes de recrutement, …), par la diffusion de l’information réglementaire et administrative ainsi que par l’accueil et l’aide à l’installation (en particulier pour les visiteurs étrangers).

Le LPC a plusieurs collaborations avec divers laboratoires ou organismes de

recherche étrangers via :

l’IN2P3 : avec la Russie, l’Espagne, la Roumanie

le CNRS, le Ministère des Affaires Etrangères, le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, le Comité ECOS, l’AUPELF-UREF, etc.

l’Union Européenne par le biais de projets / contrats (5 en cours)

Le service assure l’exécution du budget du laboratoire ainsi que le suivi des

crédits ; il participe à l’élaboration des demandes de subventions, à leur suivi et à leur justification. En 2006, le service a traité plus de 600 commandes et géré une dizaine de contrats. Les crédits provenant du CNRS et de l’Europe sont gérés sous XLAB, les crédits provenant du MESR, de la Région et des contrats industriels sont gérés sous NABUCCO.

Service Administratif

Activités Techniques et Administratives - 52 -

Les missions

Le secrétariat

Entre 500 et 600 missions sont effectuées chaque année au LPC dont plus d’une centaine à l’étranger. Le service est chargé de la préparation des voyages, de la réservation et de l’achat des billets de transport et de la réservation d’hébergement, de l'établissement des bons de commande, des ordres de missions et des états de frais. La grande majorité de ces missions est gérée sur crédits CNRS/IN2P3 sous XLAB.

Le service apporte également une aide à la saisie et à la mise en forme de rapports en français ou en anglais, courriers, notes des chercheurs et ITA. Il participe également à la frappe des cours et sujets d’examens des enseignants. Il assure également des tâches plus générales comme l’accueil téléphonique, le traitement et l’acheminement du courrier ainsi que l’approvisionnement en fournitures, le transport des colis en relation avec la CLI de l’IN2P3, la gestion des véhicules du laboratoire, la gestion du contrat d’entretien des locaux.

Le transfert de la gestion de l’IN2P3 vers la Délégation de Normandie s’est

passé en douceur. La DR assure une véritable gestion de proximité ; très à l’écoute du laboratoire, elle se montre particulièrement efficace pour apporter des solutions aux éventuels problèmes rencontrés par le LPC.

Par ailleurs, le recrutement d’un agent dans le cadre de la campagne CNRS “handicap” en décembre 2005 a permis de soulager le service.

Activités Techniques et Administratives - 53 -

Membres permanents

H. Franck de Preaumont Y. Lebassard P. Desrues Y. Merrer F. Dubois L. Skrzypeck J-M. Gautier

Les compétences et les moyens

Des exemples de

réalisations Figure 1 : LPCTrap.

Les compétences du Service Bureau d’Etudes et Mécanique concernent le développement, l’étude, la réalisation et l’installation d’équipements complexes utilisés en physique nucléaire. Le groupe est composé d’une part d’un bureau d’études (4 personnes) qui dispose de moyens IAO/CAO permettant d’assurer conception, calcul et dossier de réalisation et d’autre part de l’atelier (2 personnes) qui possède tout l’équipement nécessaire à la réalisation de prototypes ou de petites séries. Le groupe prend également en charge la maintenance des locaux du laboratoire (1 personne).

Les compétences - Etude et conception mécanique - Simulation mécanique et thermique - Calculs des équipements sous vide - Ingénierie mécanique, dossier industriel, marchés, suivi de

réalisation - Fabrication mécanique - Montage et intégration sur site - Maintenance Bâtiment et logistique

Les moyens - La conception CAO -Logiciel CATIA (4 postes) - Le calcul par éléments finis – Logiciel SAMCEF - Des machines outils et des moyens de contrôle

Le laboratoire est impliqué dans de nombreuses collaborations (nationales et

internationales) qui nécessitent une bonne connaissance de la gestion de projet et de la qualité. Le logiciel SMARTEAM nous permet de gérer et d’échanger les dossiers techniques entre laboratoires. Le logiciel SAMCEF est régulièrement utilisé pour les calculs thermiques et mécaniques.

Une importante sous-traitance demande une bonne connaissance du tissu industriel, de la négociation et des normes. Parallèlement à ces travaux, chacun se voit confier des tâches d’intérêt général nécessaires au bon fonctionnement du service (gestion matériel, maintenance d’équipement, bâtiment).

LPCTrap (Etude et installation d’un équipement sur LIRAT pour le piégeage des ions radioactifs)

Service Bureau d’Etudes et Mécanique

Activités Techniques et Administratives - 54 -

Figure 2 : Le piège magnéto-optique.

Figure 3 : Prototype pour 4 télescopes.

Figure 4 : Chambre de détection.

Le dispositif expérimental est constitué d’un refroidisseur- regroupeur à gaz, d’une électrode de mise à la masse, d’éléments de focalisation et de contrôle, d’un piège électrostatique (piège de Paul) et de la détection associée.

MOT (Etude et réalisation d’un piège magnéto-optique)

Le piège magnéto-optique permet la capture et le piégeage de plusieurs

millions d’atomes refroidis à des températures inférieures au mK. Ces atomes sont contenus dans un volume de l’ordre du mm3. L’échantillon piégé peut alors être totalement polarisé et stocké avec des temps de vie atteignant la minute.

AZ4Pi/FAZIA (Etude et réalisation d’un ensemble prototype pour 4 télescopes)

Prototype de 4 Cellules télescopes (2Si et 1 CsI) qui permettra de tester les Siliciums nTD, le montage direct ou inverse, les préamplis…Ce télescope préfigurera la cellule de base du futur multi détecteur FAZIA. Un gros travail de développement doit être réalisé afin de minimiser les cadres support et de répondre aux contraintes techniques de l’électronique.

nEDM (Etude et réalisation d’une chambre de détection)

Cette chambre a été conçue pour la détection et la mesure simultanée des deux composantes de spin des neutrons ultra-froids. Chaque bras du dispositif permet d'analyser l'une de ces composantes. A terme, la chambre sera placée à la sortie du spectromètre nEDM utilisé pour la mesure du moment dipolaire électrique du neutron.

Activités Techniques et Administratives - 55 -

Figure 5 : Exogam. Figure 6 : Banc de test TOS. Figure 7 : Dispositif expérimental pour la mesure de la fragmentation du 12C.

EXOGAM (EXOtique et GAMma)

EXOGAM est un spectromètre gamma de grande efficacité dédié à la spectroscopie nucléaire des noyaux exotiques issus du Système de Production d'Ions Radioactifs au GANIL. Le Service s’est chargé de la ligne, des supports et des NaI lors de l’expérience sur SPEG au GANIL.

SPIRAL2 (Etude du Banc de test à TOS variable)

Cette installation permet de tester jusqu’à 20 kW tous les composants RF de puissance du futur accélérateur.

L’étude et la réalisation du dispositif de variation du TOS (Taux d’onde stationnaire) sont le résultat d’une fructueuse collaboration entre SPIRAL2, GANIL et le Bureau d’études du LPC.

Cette collaboration se poursuivra avec un investissement important dans les stations d’identification des ions radioactifs et des profileurs de faisceaux à basse intensité.

FRAGMENTATION (Etude et réalisation d’un dispositif pour l’étude de la fragmentation du 12C pour la hadronthérapie)

Activités Techniques et Administratives - 56 -

Bilan

L’hadronthérapie consiste à traiter des tumeurs cancéreuses avec des ions légers. Cependant, la fragmentation des ions lors de leur trajet dans la matière conduit à une délocalisation de la dose. Pour l’évaluer précisément, une expérience sera réalisée au GANIL visant à mesurer les fragments produits par des ions 12C envoyés sur des cibles épaisses de matériau équivalent tissu.

Le service est très sollicité. Il répond à la demande d’études et de réalisations des équipes de physique du laboratoire. Il reçoit chaque année des stagiaires. Il assure les études des équipements pour la partie ’’Développement technologique’’ du laboratoire et pour les T.P. des enseignants. Il assure des TD à l’ENSI (Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs). Le service est amené également à assurer des missions d’expertise et de valorisation.

Les différents projets retenus par le laboratoire conduisent à une diversité des études et des réalisations techniques.

Les collaborations sont nombreuses. L’utilisation d’EDMS et des techniques « d’Assurance Qualité » est de plus en plus généralisée à tous les projets de la Physique. La bonne connaissance du tissu industriel est indispensable.

Quelques personnes du groupe participent à de nombreuses commissions et groupes de travail à l’IN2P3 et à l’Université.

Enfin le service a toujours le souci de l’intérêt collectif et s’implique à différents niveaux de la vie du laboratoire.

L’effectif du service va malheureusement diminuer suite au départ d’un agent de l’université de l’atelier. Son poste devra être remplacé rapidement si on veut garder notre réactivité et notre potentiel.

Activités Techniques et Administratives - 57 -

Membres permanents

J. Brégeault A. Leconte J-F. Cam J. Lelandais B. Carniol L. Leterrier D. Etasse F. Monnier* J-M. Fontbonne J. Perronnel J-L. Gabriel H. Plard J. Harang D. Thoumoux G. Iltis* J. Tillier P. Laborie P. Vallerand J. Langlois C. Vandamme * F. Monnier, fin de CDD en octobre 2005 G. Iltis, décès en septembre 2006

Compétences

De par sa diversité, ce service possède toutes les compétences pour répondre

aux besoins des physiciens, de la conception de détecteurs jusqu’à l’acquisition de données.

Le service a été moteur pour la mise en place de conception de circuits électroniques spécifiques « ASIC », là où l’électronique analogique doit-être compacte et de faible consommation.

Le service consacre également une part importante aux projets industriels de dosimétrie.

L’acquisition FASTER « Fast Acquisition SysTem on Ethernet netwoRk »

Le système d’acquisition et de transfert de données FASTER est un dispositif innovant, basé sur la communication haut débit (1Gbits/s), à travers le réseau Ethernet, des données issues de multidétecteurs. Ce système devrait être implémenté sur les nouveaux multidétecteurs FAZIA et SuperNEMO.

L’électronique numérique connaît une évolution très rapide depuis quelques années. Il était donc nécessaire de réfléchir à un nouveau concept d’acquisition de données.

Aujourd’hui, les bus séries tels que l’Ethernet et le PCI express ont des performances qui permettent de transmettre de grandes quantités de données sur de longues distances. Les FPGA quant à eux permettent d’atteindre des fréquences de fonctionnement très élevées et d’embarquer des processeurs. Ainsi il est envisageable de coupler ces nouvelles technologies pour réaliser des systèmes performants dont les axes de développement principaux sont les suivants :

• Développement d’un nouveau protocole de communication sur Ethernet appelé LPC (Light Protocol Control)

• Intégration de ce protocole dans un FPGA et dans le noyau LINUX • Distribution d’une horloge de très grande stabilité • Développement d’une carte au format AMC (Standard µTAC)

Service Electronique et Détecteurs

Activités Techniques et Administratives - 58 -

Figure 1 : Layout du circuit spécifique de « Time Stamping » en technologie AMS CMOS 0.35µm.

Cette acquisition en mode dégradée fonctionne déjà sur le projet DOSION et a permis le développement d’un amplificateur de spectroscopie numérique pour des détecteurs de type germanium hyper-pur, silicium compensé au lithium ou chambre d’ionisation.

Activité autour de la microélectronique

Le SED s’est engagé depuis la fin 2005 à mettre en œuvre une activité de

développement en microélectronique pour étendre son domaine de compétences en électronique analogique et ainsi répondre pleinement aux contraintes imposées par les multidétecteurs de nouvelle génération (FAZIA, SuperNEMO ..) sur l’électronique en terme d’intégration, de consommation, de coût et de performances.

Afin de lui assurer un essor efficace et durable, cette activité est développée et consolidée par des partenariats avec des laboratoires experts de l’IN2P3 (LAL Orsay..) et l’Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Caen (filière Microélectronique).

En conséquence, nos compétences acquises dans cette spécialité de l’électronique nous ont permis de réaliser au laboratoire, le premier circuit spécifique (ASIC) capable de dater les paramètres physiques des expériences avec une résolution temporelle de 40 ps RMS et d’assurer ainsi la mesure de temps de vol des particules.

Trigger générique VME « TGV »

Ce module est destiné à remplacer les anciens triggers CAMAC et doit

permettre le déclenchement de l’acquisition et une communication aisée entre l’acquisition VME du laboratoire et les modules de codage VME de la société CAEN.

Activités Techniques et Administratives - 59 -

Figure 2 : Module trigger en test.

Figure 3 : Allure du courant dans les bobines.

Ce module est une unité de tri d’événements basée autour d’une architecture évolutive constituée de 2 FPGAs reprogrammables à partir d’une mémoire « flash » qui est accessible par le bus VME. Actuellement ce module est en phase de tests et répond à l’ensemble des besoins des expériences du laboratoire utilisant les codeurs de la société CAEN (expériences : Exotiques, LPCTrap et MOT) et il sera utilisé pour le projet CAVIAR à GANIL sur LISE.

D’autres laboratoires de l’IN2P3 (CENBG, IPN Lyon) et du CEA (DAM Bruyères le Châtel) sont également intéressés pour utiliser ce module. Une valorisation industrielle est actuellement envisagée.

Electronique pour le « Piège MOT »

Le laboratoire a construit un piège magnéto optique (MOT) sur lequel il a été

nécessaire de mettre en œuvre un dispositif permettant d’alimenter en courant 2 bobines de forte inductance créant ainsi un champ magnétique destiné au confinement des atomes.

Le cahier des charges de l’équipement spécifie d’établir en 200 µs un courant de 2 ampères dans deux bobines dont l’inductance et la résistance résultantes sont respectivement de 1,4 henry et 30 ohms, et de maintenir ensuite ce courant pendant une durée de 3 ms et de l’interrompre en fin de cycle le plus rapidement possible. La fréquence de ce cycle est de 160 Hz soit une séquence toute les 6 ms.

La constante de temps de la bobine (50 ms) ne permettant pas d’obtenir un établissement rapide du courant, nous avons dû appliquer une tension élevée au bornes de la self afin d’accélérer le temps de montée du courant, puis en régime établi, il est maintenu à 2 ampères en appliquant une tension d’environ 60 à 70 volts aux bornes des bobines.

Activités Techniques et Administratives - 60 -

Figure 4 : Schéma de principe du commutateur. Figure 5 : Châssis de commutation.

L’interruption du courant est réalisée en supprimant la tension continue de 70 volts et en ouvrant le circuit écoulant le courant vers le potentiel le plus bas (0 V). A l’ouverture du circuit, il est nécessaire de maîtriser le transfert de l’énergie stockée dans les bobines vers un circuit d’absorption.

Des simulations du dispositif montrent qu’il est nécessaire d’appliquer une haute tension d’environ 7000 volts aux bornes des bobines afin d’obtenir l’établissement d’un courant de 2 ampères en 200 µs.

Le circuit d’absorption est constitué d’un réseau de 30 diodes TVS (Transient Voltage Suppressor) permettant d’absorber l’énergie.

IGBT 1

0,7HBobine

0,7HBobine

Diode HT

70 VoltsGENE. U

50nF/10KV7000 VoltsGENE. U HT

I

IGBT 2

Commutateur HT2A / 10KVà MOSFET

TVS

TVS30 x 40 Volts

Circuit d'absorption de l'énergie stockée dans les

bobines400 Volts

1200 Volts=

Pour relever ce challenge nous avons dû réaliser les travaux suivants : Développement d’un commutateur à MOSFET 10 kV – 2 A ; Intégration dans un châssis des dispositifs de commutation ; Mise au point d’une alimentation haute tension 10 kV à découpage ; Mise au point d’un circuit d’absorption ; Développement d’une électronique de séquencement des commutateurs.

Le dispositif d’alimentation et de commutation est installé sur le piège magnéto optique depuis le 12 juin 2007, il permet déjà de piéger des atomes avec une bonne efficacité.

Interrupteur à transistors

IGBT

Circuit d’absorption à diodes TVS

Interrupteur à MOSFETs

Activités Techniques et Administratives - 61 -

Figure 6 : Synoptique de Spiral2 (février 2007). Figure 7 : Dispositif expérimental DOSION.

Le contrôle projet de Spiral2

Un ingénieur du SED a la charge du contrôle projet de Spiral2. Il effectue cette tâche pour le compte du GANIL, à hauteur d’un mi-temps.

Ce travail consiste à :

construire l’organigramme et la description des tâches, en accord avec l’ingénieur système du projet;

suivre les plans de développement des différents niveaux de l’arborescence produit ;

mettre en place et suivre le planning général, en cohérence avec l’organigramme des tâches et l’arborescence produit ;

manager les risques, en coordination avec l’ingénieur qualité du projet.

En outre, cette personne du SED est intervenue plusieurs fois dans le cadre des séminaires organisés par l’équipe Spiral2, à Pont-l’Evêque (février 2006 et décembre 2006)

Le projet DOSION

Le projet DOSION est une collaboration LPC/CIRIL/GANIL qui vise à équiper les lignes de radiobiologie d’instruments de mesure permettant de connaître précisément les cartes de fluence administrées aux échantillons dans le cadre d’expériences de radiobiologie.

Chambre d’ionisation

Moniteur X

Scintillateur liquide Photomultiplicateur

Activités Techniques et Administratives - 62 -

Cet ensemble est constitué de capteurs situés en extrémité de ligne qui ont tous été réalisés au laboratoire. Nous disposons d’une chambre d’ionisation à air dont les signaux sont acquis par l’une des cartes SYROCO développées à cet effet. La corrélation entre le débit de dose et la position du faisceau s’effectue à travers la mesure des champs magnétiques de balayage au moyen de capteurs à effet Hall. La calibration en nombre d’ions nécessite la mesure simultanée de la charge mesurée dans la chambre et des impulsions lumineuses produites par le faisceau incident dans un scintillateur. Une fois calibré, le dispositif est opérationnel et l’irradiation des échantillons peut commencer. L’ensemble de mesure comprend également une caméra CCD qui permet de contrôler l’ensemble des phases de calibration. IBIS, le démonstrateur de DOSION a été testé avec succès lors de cinq campagnes de validation qui ont eu lieu en 2006.

Les outils de conception assistée par ordinateur

Le laboratoire dispose de plusieurs outils de CAO afin de répondre à tous les domaines de l'électronique et de la microélectronique.

Nous disposons par l'intermédiaire de l'IN2P3 d'un certain nombre d'outils CADENCE pour effectuer de la simulation analogique ainsi que du routage de cartes électroniques. Nous disposons aussi d'outils achetés en propre : outils ALTIUM et PADS.

En ce qui concerne les outils relatifs à la microélectronique nous travaillons avec l'ENSICAEN qui nous fournit des licences CADENCE.

Pour l'électronique numérique nous disposons d'outils fournis par l'IN2P3 (SYNPLIFY, QUARTUS), nous possédons également de nombreuses licences achetées avec le statut universitaire. Ce statut nous permet par exemple d'appartenir à EUROPRACTICE (en tant que "Academic Membership"). Ce groupe fournit à ses membres des licences pour de nombreux logiciels à des prix défiant toute concurrence, avec néanmoins quelques restrictions sur l'utilisation des logiciels.

Valorisation

Au laboratoire la tâche du chargé de valorisation est attribuée à un ingénieur du SED. (voir Chapitre Diffusion du savoir / Valorisation )

Activités Techniques et Administratives - 63 -

Membres permanents

T. Chaventré T. Launay D. Cussol * L. Noblet A. Drouet J. Poincheval S. Guesnon D. Zwolinski * jusqu’au 01/12/05

Réorganisation du

service

Administration

système et réseaux

Le service informatique assure les missions suivantes :

• gestion des ressources informatiques (4 personnes), • développements d’applications (2 personnes), • codes de simulations et formation permanente (1 personne), • bibliothèque et documentation (1 personne).

Thierry Launay a remplacé Daniel Cussol en tant que responsable du service le 1er décembre 2005.

Jean Hommet (assistant ingénieur) a intégré le laboratoire par voie NOEMI le 1er janvier 2006 et a permis de renforcer l’activité développement d’applications.

Quatre personnes assurent le fonctionnement des infrastructures informatiques du laboratoire ; c'est-à-dire 3 serveurs Windows 2003 Server, une dizaine de serveurs Linux, le réseau local, les 150 postes de travail et tous les logiciels de développement, d’analyse de données, de CAO et bureautique.

Windows

Tous les serveurs Windows et les postes de travail sont intégrés dans « Active Directory ». Les postes sont donc gérés de façon centralisée ; ce qui facilite énormément les mises à jour logicielles et en particulier l’application des patchs de sécurité. Il n’y a plus que des versions XP et quelques 2000. Il y a deux serveurs Windows 2003 Server « Active Directory » redondants et un serveur Windows 2003 Server offrant le service « Terminal Server » pour les postes clients sous Linux.

Le service Windows offre depuis le début 2007 un service d’authentification unique pour les services Windows, Linux et Imap. Ce système basé sur Active Directory, Kerberos et ldap favorise les partages de données entre les systèmes Windows et Linux.

Linux

L’évolution majeure de ces dernières années a été le déploiement massif de Linux au laboratoire. Après l’abandon d’OpenVMS en 2003, nous allons arrêter définitivement le Cluster HP-TRU64 d’ici quelques mois. Ce service a été remplacé par des serveurs Linux et du stockage disque de type DAS (4To). Tous les serveurs et postes de travail sous unix sont en version Scientific Linux V4.x.

Service Informatique

Activités Techniques et Administratives - 64 -

Développements d'applications

Les installations et les mises à jour des postes de travail sous SL4 se font de façon automatisée. La petite ferme de calcul (5 serveurs) a été réinstallée sous SL4 et gérée par le logiciel « TORQUE ». Le stockage disque saturé sera doublé d’ici la fin de l’année.

Nous avons mis à jour nos serveurs de courrier et web. Le serveur de courrier est maintenant sous Linux et nous utilisons POSTFIX et CYRUS IMAP. Le serveur web est un serveur APACHE sous Linux ; le site web a adopté la charte graphique du CNRS et SPIP pour la gestion du contenu. Nous hébergeons aussi le site web du projet FAZIA.

Réseau

En 2006 nous avons remplacé les vieux switchs Digital par des switchs cisco de type Catalyst 2950 et 2960 ; ce qui nous a permis de créer des sous-réseaux VLAN et d’améliorer considérablement les performances et l’administration du réseau. Le déploiement du WIFI est à l’étude.

Logiciels et divers…

Les installations des logiciels de bureautique, de développement, d’analyse et autres outils ont été automatisées sur les postes Windows et Linux. Le service assure l’installation et les mises à jour des logiciels de CAO mécanique (CATIA et SmarTeam), des codes de simulation MCNP et MCNPX. Nous déployons maintenant VMPlayer comme serveur X11 sur les postes Windows.

Le service gère une salle de visioconférence, les imprimantes, les photocopieurs et le téléphone.

Les développements logiciels réalisés restent sur cette période proches des systèmes d’acquisition de données (DAQ). Ces dispositifs nécessaires aux activités de recherche nécessitent des applications fiables et évolutives, et des implications à diverses échéances.

Concernant les systèmes DAQ actuels, l’exploitation et les évolutions des

applications utilisées (configuration, contrôle/commande et analyse) se réalisent toujours en étroite collaboration avec les chercheurs, le GANIL et le Service Electronique et Détecteurs. Ces systèmes ont fortement évolué au laboratoire quant à leur architecture matérielle et logicielle en 2005, année où une migration des stations d’acquisition de Solaris à Linux a été réalisée. Cette nouvelle plate-forme a conduit à la redéfinition d’un nouvel outil d’analyse de données écrit en langage ROOT (CERN) en collaboration avec D.Cussol : Root Histogram Builder. En exploitation sur la dizaine d’ensembles d’acquisition, il donne aujourd’hui pleine satisfaction aux utilisateurs.

D’autres évolutions sont en cours, comme l’intégration complète dans le DAQ d’un nouveau module Trigger Générique VME (TGV) développé au LPC, ou la mise en place dans les systèmes embarqués (près des détecteurs) de cartes CPU (VME) compatibles Linux venant en complément des cartes CPU sous LynxOS.

Le potentiel humain en développement logiciel a d’autre part doublé par

l’arrivée d’un assistant ingénieur par mobilité interne en janvier 2006. Composé de 2 personnes, nous pouvons ainsi contribuer à de nouvelles collaborations ou projets à plus ou moins long terme.

La collaboration sur le gestionnaire de flux de données NARVAL (Nouvelle Acquisition temps Réel Version 1.6 sous Linux) en est un exemple.

Activités Techniques et Administratives - 65 -

Ce projet dessert à la fois une évolution à moyen terme des besoins logiciels communs avec le GANIL, tout en étant intégré dans un nouveau concept d’architecture d’acquisition développé au laboratoire : FASTER (Fast Acquisition SysTem on Ethernet netwoRk 1GB/s).

Le service a développé en 2006 une bibliothèque de pilotage de cartes de

numérisation de signaux développées au LAL d’Orsay pour les tests de détecteurs BiPo, préfigurant l’expérience SuperNEMO. Cette application validée dans un premier temps sur 3 capsules de détection installées dans le Laboratoire Souterrain de Canfranc en Espagne est maintenant en exploitation au Laboratoire Souterrain de Modane.

De plus, dans le but de mieux organiser les travaux entre développeurs et

favoriser le suivi des développements durant tout leur cycle de vie par les utilisateurs, nous venons de déployer des outils de production logiciels comme Trac (conduite de projets) et SVN (versionnement).

Les compétences en développement logiciel ont donc fortement progressé depuis 2005, ce qui permet de répondre aux demandes des futures expériences.

Activités Techniques et Administratives - 66 -

S. Guesnon

Fonds documentaire

Recherche et veille

documentaire

Accès à l'information

Supports de communications internes, externes

Administration de bases de données

Le fonds documentaire de la bibliothèque est répertorié dans la base de données centralisée de l’IN2P3. L'interface utilisateur permet aux lecteurs de consulter le catalogue de l'ensemble des bibliothèques. Le service de PEB est assuré par le réseau Démocrite (réseau des bibliothèques de l’IN2P3).

L'internet et les outils de veille documentaire permettent de réaliser un important travail de collecte de l'information concernant les communications aux conférences et les publications dans les revues scientifiques.

L'ensemble de ces références de publications est déposé dans HAL-IN2P3, base institutionnelle, intégrée à la base multidisciplinaire en archives ouvertes du CNRS : Hyper Article en Ligne (HAL).

Ces recherches documentaires permettent également de répondre aux demandes de la communauté scientifique concernant les recherches d'articles, d'ouvrages et de références bibliographiques.

Une aide à l'utilisation de ces outils est proposée à l'ensemble des membres du laboratoire.

o Catalogue du fonds documentaire de l'ensemble des bibliothèques IN2P3

o Catalogue "On-Line" des abonnements du laboratoire complété par le panel Bibliosciences de l'INIST

o HAL-IN2P3 (archive numérique des publications scientifiques et techniques de l'IN2P3)

o Portail de ressources documentaires de l'IN2P3. Réalisation et mise à jour selon les recommandations de la cellule E-doc.

o Pages web de la bibliothèque proposant l'accès à l'ensemble des services documentaires développés ci-dessus.

o Newsletter "LPC-INFO" (bilan mensuel des revues, thèses, rapports et ouvrages reçus et annonces des réunions, conférences et séminaires)

o Rapports internes, prétirages, thèses, rapports d'activités, Cd-Rom, etc.

Plusieurs outils nécessaires à l'organisation du laboratoire sont administrés par

la bibliothèque, tels que :

o La base de données de la Formation Permanente. Cette base recense plus de 500 stages depuis 1999. Elle permet au correspondant de la formation permanente de gérer au quotidien les actions de formation, mais aussi d'éditer des bilans par agent, par catégorie, par année ou par thème de formation.

Documentation

Activités Techniques et Administratives - 67 -

o La base de données du Service Mécanique, est une base de gestion du stock de matériaux. Plus de 550 références sont traitées par cette application. Elle sera bientôt complétée par un module de gestion de l'outillage.

o L'administration locale, du système de partage de documents de l'IN2P3 (EDMS). Gestion de l'arborescence, des accès et des comptes utilisateurs, pour le laboratoire et pour le réseau Démocrite (Documentalistes IN2P3).

o L'administration locale de l'annuaire LDAP de l'IN2P3.

Activités Techniques et Administratives - 68 -

X. Fléchard (PCR) J.L. Gabriel (PCR adjoint) J. Lelandais (ACMO) C. Vandamme (ACMO)

L’organisation

Les actions

Gestion de la radioprotection

La cellule HSE (Hygiène, Sécurité et Environnement) se réunit mensuellement depuis 2006. Elle est composée du Directeur, des Personnes Compétentes en Radioprotection (PCR), du responsable infrastructure et de l’Agent Chargé de la Mise en Œuvre des règles d'hygiène et de sécurité (ACMO).

Vérifications périodiques : engins de levage, détection de gaz (O2)

Installation et sécurisation d’une salle Laser

Installation d’un système de détection d’oxygène et d’une ventilation

forcée dans des salles utilisant de l’azote liquide

Edition d’un nouveau document unique (Evaluation des Risques

Professionnels)

Mise en place de registres d’hygiène et sécurité et d’un programme

annuel d’actions de prévention

Dans le but d’obtenir un renouvellement d’autorisation à l’utilisation de sources radioactives en janvier 2008, plusieurs actions ont dû être menées à bien. Tout d’abord, un service de radioprotection composé de quatre personnes dont deux PCR (Personne Compétente en Radioprotection) a été créé. Un document interne décrivant le fonctionnement de ce service et ses missions a été rédigé. Il contient notamment les études de poste et les programmes de contrôle en radioprotection. Ce document sert de référence au document unique de l’établissement pour l’évaluation des risques encourus par les travailleurs. La gestion de la radioprotection a également été rationnalisée par la création de nouveaux registres (formation des personnels, contrôles et actions correctives…). D’autre part, l’acquisition récente d’appareils de détection adaptés permet maintenant d’effectuer les contrôles internes imposés par la réglementation.

Une demande d’autorisation à l’utilisation d’appareils électriques

générateurs de rayons X est également en cours. Une nouvelle salle d’expérimentation (salle « GENEX ») a été mise aux normes en vigueur, et doit permettre l’obtention de cette autorisation début 2008.

Hygiène et sécurité

Diffusion du savoir - 69 -

Services d’enseignement assurés par les membres du LPC

Activités au sein de

l’UCBN

Activités au sein de

l’ENSICAEN

Enseignement assuré

dans d’autres établissements

Formations assurées au sein du LPC

Le personnel enseignant-chercheur du laboratoire est composé de 19

personnes (7 Professeurs, 8 Maîtres de Conférences, 2 ATER, 2 Moniteurs). Deux professeurs, deux maîtres de conférences et un moniteur appartiennent à l’ENSICAEN, qui est associé administrativement au laboratoire. Les autres ont leur poste à l’Université de Caen. L’un des professeurs du laboratoire est membre de l’Institut Universitaire de France.

Un professeur du laboratoire assure la responsabilité de la Licence Sciences et

Technologie mention Physique, un autre professeur assure la responsabilité du Master de Physique, et un troisième assure la responsabilité pédagogique de la licence professionnelle Maintenance en milieu nucléaire.

Les enseignants du laboratoire participent activement en tant que membres élus ou nommés aux différents services centraux : deux enseignants-chercheurs font partie du Conseil de l’UFR Sciences, un est membre du CEVU, un est membre du CA de l’UCBN, dix enseignants-chercheurs font partie de la Commission de Spécialistes de la 29ème section, y compris le Président et le Vice-Président.

Les enseignants du laboratoire interviennent à l’Université dans tous les

cycles universitaires scientifiques. Ils assurent non seulement l’enseignement des matières correspondant aux activités du laboratoire, mais ils participent aussi à l’enseignement de la physique générale dans tous les cycles (Licences UFR Sciences et IBFA, Master, CAPES, Agrégation).

Les enseignants du laboratoire assurent la responsabilité de l’option « Génie et

Instrumentation Nucléaire » créée il y a 3 ans et qui connaît un vif succès. Ils donnent les enseignements de Mécanique Quantique, Statistique, Physique Nucléaire, Instrumentation dans les trois années de l’Ecole, mais aussi des enseignements généraux de mathématique ou de sciences de l’ingénieur. Plusieurs cours de troisième année sont faits en commun avec le Master co-habilité avec l’UCBN « Physique de la Matière et du Rayonnement » ou avec le Master Professionnel « Automatique, Electronique et Informatique Industrielle ».

Des ingénieurs du laboratoire interviennent aussi dans ces enseignements tant au niveau de cours que de projets ou de travaux pratiques.

Un enseignant exerce complètement sa charge d’enseignement au sein du

département Mesures Physiques de l’IUT de Caen. Un enseignant exerce complètement sa charge d’enseignement pour la Licence Sciences et Technologie à l’antenne de Cherbourg.

Des interventions ponctuelles sont aussi faites par des enseignants ou des chercheurs du laboratoire dans des Masters parisiens, à l’Ecole Centrale de Paris et à l’Ecole Centrale de Lyon.

Le laboratoire accueille des stagiaires d’origines très diverses pour travailler et

se former dans les secteurs de compétence du laboratoire (stagiaires JANUS, IUT, ENSI, M1). Il accueille aussi au sein de ses équipes de recherche des stagiaires M2 issus du Master local ou d’autres Masters en France, qui, ensuite, peuvent éventuellement préparer une Thèse de Doctorat soit dans le laboratoire soit dans un des laboratoires de l’In2p3 soit du CEA.

Un des professeurs du laboratoire assure la formation de Personnes Compétentes en Radioprotection (PCR) en secteur industrie et recherche avec une certification AFAQ AFNOR

Enseignement

Diffusion du savoir - 70 -

A. Drouet

Bilan des plans de formation 2005 et

2006

Actions de formation

Réalisation de la formation

permanente

Chaque année, le laboratoire réalise un plan de formation d'unité. Ce plan, construit à partir des besoins scientifiques et des entretiens individuels de formation entre les agents et le Correspondant Formation Permanente, permet de faire ressortir les besoins de formation de l'unité.

Le présent rapport d'activité recouvre tout ou partie des années 2005, 2006 et 2007.

Selon notre habitude, nous donnerons les bilans des années 2005 et 2006. Le nombre de jours de formation s'est élevé à 181 jours en 2005 et 208 jours

en 2006 avec un taux de formation des ITA et ITARF de 71 % pour 2005 et 72 % pour 2006 (agents ayant suivi au moins une formation). Le nombre de jours de formation par agent formé est de 5,8 jours pour 2005 ainsi que pour 2006. Ces chiffres sont récapitulés dans le tableau ci-dessous :

ANNEE NOMBRE DE

JOURS DE

FORMATION

NOMBRE D'AGENTS FORMES

NOMBRE DE JOURS DE

FORMATION PAR AGENT FORME

PROPORTION DES ITA +

ITARF FORMES

2005 181 31 5,8 71 % 2006 208 36 5,8 72 %

Nous décrivons ci-après quelques formations remarquables intervenues en

2005 et 2006.

Anglais

Avec l'augmentation du nombre de projets internationaux, la maîtrise de l'anglais est devenue une nécessité. De ce fait l'accent a été mis sur la compétence à la langue anglaise.

Des agents ont été formés par la participation régulière à des ateliers de formation en anglais réalisés en interne et par la participation à des stages d'anglais en immersion dans des pays anglophones.

Sept agents composent le groupe des ateliers et deux d'entre eux en moyenne partent en stage immersion chaque année.

Conduite de projets

La sensibilisation de la conduite de projets scientifiques s'est poursuivie en 2005. Une grande partie des agents a ainsi été formée en interne au laboratoire.

Nous donnons maintenant les principales formations réalisées au cours de ces 2 années :

Service Administration

. Connaissance de l'environnement "le fonctionnaire et la vie publique" ; . Séminaire IN2P3 pour les marchés publics ;

. Formation marché missions.

Formation permanente

Diffusion du savoir - 71 -

Service Electronique et Détecteurs Participation aux écoles de : . Microélectronique ; . Techniques de base des détecteurs ; . Du détecteur à la mesure ; . Ecole d'Electronique Numérique. Des compétences ont été acquises dans les domaines suivants :

. IAO-CAO électronique ; . Langage ADA ; . Linux embarqué pour les électroniciens ; . Bus USB Ethernet.

Service Informatique Participation aux écoles de : . Ecole Générale d'Informatique Authentification Centralisée ; . Du détecteur à la mesure ; . De la Physique au Détecteur. Participation aux journées JRES 2005 à Marseille. Compétences acquises en langage ADA.

Service Mécanique Participation aux écoles IN2P3 de : . Techniques de base des détecteurs ; . Ajustage Mécanique et assemblage ; . Séminaire IN2P3 nouveaux matériaux. Formation aux Techniques et Technologies des véhicules spatiaux suivie au CNES à Toulouse.

Bibliothèque-Documentation

. Formation ISI Web of Knowledge ;

. Formation DREAM WEAVER ; . Stage UNIMARC ; . Rencontres des Professionnels de l'IST ; . Initiation aux méthodes de veille ; . Méthodologie de recherche de l'information scientifique et technique ; . Conservation et valorisation du patrimoine de recherche ;

Inter-Services . Les formations PCR ; . Le stage ACMO (1ère partie) ; . Le séminaire ACMOS, médecins et infirmières ; . Des stages SST et recyclage SST ; . La formation théorique et pratique à la sécurité Incendie ; . Le stage MCNPX Workshop ; . Les séminaires de conduite des projets scientifiques ; . Les ateliers d'anglais.

Diffusion du savoir - 72 -

Sept doctorants ont soutenu leur thèse pendant la période 2005-2007 et dix étudiants préparent actuellement leur doctorat au laboratoire. Quatre habilitations à diriger des recherches ont également été présentées. Nous accueillons de nombreux stagiaires de formations diverses, scientifiques et techniques.

Habilitations à

diriger des recherches

Thèses soutenues en

2007

Thèses soutenues en

2006

ANGELIQUE Jean-Claude – 12 décembre 2005

Coup de Tonnerre sur N=20

ORR Nigel – 6 décembre 2006 Contribution à l'étude des noyaux riches en neutrons via des réactions de cassure et "knockout"

VIENT Emmanuel – 11 décembre 2006 Méthodologie de la calorimétrie et de la thermométrie des noyaux chauds formés lors de collisions nucléaires aux énergies de Fermi

JUILLET Olivier - 12 décembre 2006 Mécanique quantique des systèmes à N-corps : des noyaux exotiques aux atomes ultra-froids

MERY Alain – 9 juillet 2007 Directeur: O. Naviliat-Cuncic Mesure du coefficient de corrélation angulaire β-ν dans la décroissance de l’6He à l’aide d’un piège de Paul

AL FALOU Hicham – 23 juillet 2007 Directeurs: M. Marquès & N.A. Orr Etude de la structure des noyaux non liés 7,9He et 10Li

MORISSEAU François – 9 mai 2006 Directeur: D. Cussol Simulations de collisions entre systèmes classiques à N-corps en interaction

GOREL Pierre – 16 juin 2006 Directeur: O. Naviliat-Cuncic Recherche d’effets violant la symétrie T au sein de la désintégration de neutrons froids

DUCOIN Camille – 3 octobre 2006 Directeurs: Ph. Chomaz & F. Gulminelli Le rôle de l’isospin dans la transition liquide-gaz de la matière nucléaire

Formation par la recherche

Diffusion du savoir - 73 -

Stagiaires

FRELIN Anne-Marie – 5 octobre 2006 Directeur: J. Colin Développement du DosiMap : instrument de dosimétrie pour le contrôle qualité en radiothérapie.

SAGRADO GARCIA Inmaculada – 13 octobre 2006 Directeur: J.F. Lecolley Mesure des sections efficaces (n,Xn) à 96 MeV.

Le LPC accueille de nombreux stagiaires de formations diverses. Les stages

de Physique regroupent des étudiants de Master, d’Ecoles d’ingénieurs, de Licence et de Classes préparatoires. Les stages techniques concernent des élèves provenant d’Ecoles d’ingénieurs, de BTS, IUT, de collèges et de lycées. Enfin, chaque année, des stagiaires JANUS sont accueillis pendant 1 mois au cours duquel une école d’été, poursuivant l’objectif de présenter la physique subatomique, est organisée en collaboration avec le GANIL.

2003 2004 2005 2006 2007

Licence L1, L2 & L3 6 9 10 9 9

Ecoles d'ingénieur 12 5 5 8 6

Master M1 & M2 18 8 10 7 10

Autres 4 7 4 11 11

Diffusion du savoir - 74 -

J. Colin O. Lopez

La communication au Laboratoire s’organise autour de 3 grands thèmes, qui regroupent des actions vers des publics spécifiques, les conférences GRES (lycées), la Fête de la Science (tous publics) et les actions spécifiques (publics variés). Nous entendons ici par communication toute action dont le but est de promouvoir les sciences en général et notre domaine de recherche en particulier, à savoir la Physique Nucléaire auprès du grand public. Pour répondre à ces objectifs, le Laboratoire s’est engagé depuis longtemps dans des opérations permettant d’y répondre concrètement. Dans ce qui suit, nous faisons un état des lieux de ce qui a été réalisé durant la période 2005-2007.

Manifestations grand public

Diffusion du savoir - 75 -

Conférences GRES

Le Groupe de Réflexion sur l’Enseignement des Sciences (GRES) rassemble des enseignants-chercheurs et chercheurs en Physique, Mathématiques, Chimie, Biologie et Sciences de la Terre de l’ENSICAEN et de l’Université de Caen Basse-Normandie. Il résulte du développement d’une structure initiée au niveau national par l’IN2P3/CNRS et la DSM/CEA, le GREPS. L’objectif est de pallier la baisse notable observée depuis quelques années des effectifs dans les filières scientifiques (au niveau aussi bien des lycées que du cycle supérieur). Pour atteindre cela, le GRES développe des relations entre les enseignants du supérieur, les chercheurs et les collègues enseignants du secondaire.

Bilan 2005-2007

Dans la région (Basse-Normandie), nous avons signé plus de 30 conventions de partenariat avec des établissements du secondaire (lycées), afin de formaliser un protocole d’intervention d’au moins 2 conférences par établissement dans l’année, ainsi que de fournir une aide logistique pour les TPE (Travaux Personnels Encadrés). A l’heure actuelle, le groupe propose plus de 15 conférences dans des domaines aussi variés que les rayonnements ionisants, les énergies, le climat, l’atome, la cellule, les mesures,… illustrant ainsi la richesse du tissu de recherche bas-normand.

Nombre de conférences réalisées sur la période 2005-2007 :

- 2005 : 21 dont 11 LPC - 2006 : 16 dont 9 LPC - 2007 : 16 dont 7 LPC

soit 53 conférences sur 3 ans.

Liste des principales conférences réalisées (soulignées LPC)

- “L’énergie, un enjeu pour la recherche et la société” - “Le rayonnement comprendre et évaluer les risques” - “Le rayonnement et les applications médicales” - “De l’atome à la cellule” - “Pollution et dépollution atmosphérique” - “Traitement des déchets” - “Le système Terre-Océan-Atmosphère” - “La ballade des électrons” - “Le Laser dans tous ses états” - « Les infinis »

Objectifs visés

Ce type d’action fonctionne très bien de l’avis de tous, aussi bien de la part des intervenants (enseignant-chercheurs et chercheurs), des professeurs de lycée que des élèves (classes de 2e à Terminale). En effet, le fait qu’un intervenant se déplace dans l’établissement scolaire, qu’il puisse ainsi instaurer un dialogue avec les élèves, est très bien perçu et mérite à notre avis d’être poursuivi. Il le sera dans l’avenir suivant 2 directions :

- Premièrement, l’objectif à terme est de parvenir à couvrir l’ensemble du

territoire régional avec de l’ordre d’une cinquantaine de conventions signées dans les années à venir

- Deuxièmement, nous envisageons de profiter de la venue des conférenciers

sur le lieu de l’établissement pour proposer des animations (stand de manips par exemple). Dans ce cas, le conférencier vient avec un (ou plusieurs) doctorant(s) qui l’aide dans cette tâche. Nous avons expérimenté avec succès cette formule au cours de l’année 2006-2007.

Diffusion du savoir - 76 -

Fête de la Science

La Fête de la Science est une action pilotée par le Ministère de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur et relayée par les CCSTI en région ; en Basse-Normandie, c’est Relais d’Sciences qui remplit cette mission. Elle se déroule durant une semaine autour de la mi-octobre et permet au grand public de découvrir les organismes de recherche et les associations à caractère scientifique.

Opération « Science au Village »

Le Laboratoire a initié en 2004, une opération intitulée « Science au Village, à

la découverte de la radioactivité », opération menée conjointement par le Laboratoire et l’Association pour le Contrôle de la Radioactivité dans l’Ouest (ACRO). Cette opération était itinérante, avec la mise en place quotidienne de stands (au nombre de 3) dans des lieux publics (salle des fêtes, médiathèque, gymnase,…). Le but de l’opération était de cibler les lieux traditionnellement désertés par l’offre de manifestations pour la Fête de la Science. L’option délibérément choisie était donc de privilégier des petites villes et villages, éloignés des métropoles régionales. Cette opération a été renouvelée en 2005 et 2006

Contenu des 3 modules de l’opération « Science au Village »

Nous indiquons ici le contenu de chacun des 3 modules, qui organisaient une sorte de parcours « découverte » sur la notion de radioactivité. 1) Les Concepts :

La radioactivité, qu’est-ce que c’est ? Matériel :

- Présentation PowerPoint sur la radioactivité (LPC Caen) (15 diapos) - vidéo-projecteur, un ordinateur portable et un écran (style diapositives)

2) Les Outils :

Illustration de la détection en Physique Nucléaire Matériel :

- Chaîne complète de détection de la radioactivité gamma : scintillateur NaI + châssis NIM + carte codeur + PC avec Maestro + oscilloscope

- Appareil individuel de mesure : compteur Geiger + dosimètre (notion d'activité et de dose)

- CRAB : chambre d'ionisation + source 137Cs intégrée - Quelques "sources" : réveil, montre - 2 ou 3 panneaux 120x60cm d’explication

3) Les Mesures :

A quoi ça sert de mesurer la radioactivité et comment procède-t-on? Matériel :

- Chaîne complète de mesure de la radioactivité gamma : Germanium + acquisition numérique (DSPEC) + ordinateur portable

- Exposition de matériel de mesures : compteurs Geiger, dosimètres, détecteur neutrons (boule), ...

- Démonstration de conditionnement d'échantillons : collecte (panneaux), étuvage (résidus avant/après), broyage (mixer),

- Conditionnement (récipients) et mise en comptage. - Quelques panneaux supplémentaires

Bilan de l'opération

Nous avons, durant les années 2005 et 2006, vu plus de 1000 scolaires,

principalement de classes de 4e et 3e et environ 300 personnes hors scolaires, ce qui représente 1300 personnes, pour une visite d'une durée de 1 heure à chaque fois. Le bilan s’est donc avéré très positif ; les villages visités en 2004, 2005 et 2006 sont prêts à recommencer l'opération. L'ensemble des retours venant des établissements et des professeurs a été enthousiaste.

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Stand du LPC lors de l’opération « Science au Village » à Brécey (50).

Interdit au Public

Pour résumer les points forts de l'opération, nous mettrions en avant :

- le caractère itinérant de l'opération qui a permis de couvrir des territoires non couverts auparavant,

- les retours très positifs des personnes qui sont venues sur l'exposition (scolaires, professeurs, élus et grand public),

- l'adhésion des jeunes et leur enthousiasme à participer aux démonstrations, - un support sans faille d'une bonne partie du Laboratoire (chercheurs,

thésards et techniciens, près de 20 personnes impliquées sur la semaine).

Fête de la Science 2007 et « Interdit au Public »

En cette année 2007, nous avons interrompu (provisoirement !) l’opération « Sciences au village » afin de revenir au Village des Sciences de Caen pour une période de 4 jours, comprenant le weekend. Nous avons exposé le même type de matériel (initiation à la radioactivité). Nous avons pu rencontrer 4 classes (niveau 4è à 2nde), ainsi qu’un public important (plus de 150 personnes) durant le weekend.

La décision d’intégrer le village des sciences en 2007 a été en fait dictée

par notre participation à une autre opération sur Caen durant la semaine de la Fête de la science, l’opération « Interdit au Public », opération coordonnée par la Société Française de Physique, section locale de Basse-Normandie.

Opération « Interdit au Public »

La SFP a organisé durant la Fête de la Science 2007 une opération originale qui s’intitule « Interdit au Public ». Cette opération consiste à réaliser une expérience en direct dans un laboratoire et de retransmettre le tout en direct sur le site du village des sciences, ainsi que dans différents endroits en région (espaces numériques). Le principe est donc de réaliser une expérience nécessitant du matériel non visible normalement car non transportable, ou encore nécessitant des mesures de protection incompatibles avec la présence d’un public. Cette opération a été réalisée techniquement (caméra, transmission) par le Centre des Technologies Nouvelles (CTN). Le Laboratoire, ainsi que 2 autres établissements (le CRISMAT/SIFCOM et CYCERON), a participé à l’opération. Nous avons ainsi présenté une expérience permettant d’illustrer les phénomènes physiques à l’œuvre lors de l’envoi d’un faisceau de rayons X dans la matière et de comprendre ainsi son application dans les domaines de la radiographie et radiothérapie.

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Autres actions

Conclusion

L’appareillage consistait en un générateur de rayons X couplé à un cube scintillant, le tout filmé par une caméra CCD haute sensibilité. Le profil de dépôt d’énergie du faisceau de rayons X dans la matière peut alors être directement visualisé et commenté. Jean Colin et Estelle Batin (doctorante) ont ainsi présenté cette expérience au public présent au Village des Sciences ainsi que dans les autres lieux de diffusion (espaces numériques). Nous estimons qu’une soixantaine de personnes a pu ainsi voir cette expérience réalisée deux fois en direct.

En marge des actions déjà mentionnées, le Laboratoire organise ou participe à d’autres opérations qui sont listées ci-dessous.

Salons

Nous pouvons ici citer les participations aux salons thématiques comme le salon de l’étudiant, les Olympiades de Physique - Chimie, ou bien encore le salon de l’ingénieur organisé par l’ENSICAEN.

Visites du Laboratoire

Le Laboratoire organise également des visites guidées, s’adressant à des publics de tous niveaux. En 2006-2007, 5 classes ou groupes allant du collège à l’Université/IUT/école d’ingénieurs ont ainsi visité le Laboratoire (durée moyenne de la visite : 1h30).

Bar des Sciences

Le Bar des Sciences organisée par le CCSTI Relais d’Sciences, est un rendez-vous mensuel pour tous les passionnés et curieux de Sciences ; le Laboratoire y participe régulièrement. On peut ainsi noter la participation d’une dizaine de personnes du Laboratoire à cette manifestation durant la période 2005-2007.

Multimédia

En plus des actions déjà mentionnées, le Laboratoire a la volonté d’utiliser les supports numériques afin de divulguer la culture scientifique. Depuis plusieurs années, une série d’animations Flash, lisibles sur Internet (caeinfo.in2p3.fr) et sur CD-ROM sont développées sur le sujet de la physique nucléaire, couvrant aussi bien les thèmes de recherche que les applications liées au nucléaire.

De plus, nous avons rénové notre site, dans lequel le grand public pourra trouver des informations concernant les thèmes abordés au Laboratoire, sous formes d’animations, de présentations interactives et vidéos.

La vulgarisation scientifique est une action de longue haleine ; c’est en persévérant et en impliquant au maximum le personnel du Laboratoire que l’on peut arriver à promouvoir non seulement le Laboratoire, mais également ses thèmes de recherche et les applications. Nous sommes convaincus que les actions de communication envers le public doivent être maintenues et se doivent d’innover. Les opérations itinérantes, dans lesquelles des membres du Laboratoire se déplacent vers le public, font partie de ce genre d’actions innovantes. Elles requièrent bien sûr un investissement important mais porteront leurs fruits dans les années à venir.

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A. Leconte

J. Tillier

La tâche principale du responsable de la valorisation est de détecter les savoir-faire du laboratoire pour les exporter vers les industriels. Jean-Marc Fontbonne illustre bien cette action par le développement d’un dosimètre miniature et d’un appareil« DOSIMAP » (permettant la cartographie 3D de rayonnements issus des appareils médicaux de radio thérapie) qui sont actuellement industrialisés par la société caennaise ELDIM (deux brevets sont déposés au CNRS). Cette étude est financée par le projet européen MAESTRO.

Actuellement un contrat de collaboration de recherche a été signé avec l’Institut de Radioprotection et

de Sûreté Nucléaire (IRSN). Il s’agit de développer des détecteurs associant un scintillateur plastique et une fibre optique pour instrumenter un mannequin anthropomorphe et développer une dosimétrie d’extrémités.

Ces développements sont pour le groupe interdisciplinaire du laboratoire (groupe applications

industrielles et médicales) une continuité des précédents développements, DOSIMAP et DOSION.

Le projet DOSIMAP

En matière de valorisation de la recherche, le laboratoire assure également des tests d’échantillons de

provenances diverses, sur les appareils de « spectro-gamma » et « fluorescence X » (voir Applications industrielles et médicales)

Valorisation

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Applications médicales

et industrielles

Spectral discrimination of Cerenkov radiation in scintillating dosimeters Frelin A.M. et al. Med. Phys. : 32 (2005) 3000-3006 A new scintillating fiber dosimeter using a single optical fiber and a CCD camera Frelin A.-M. et al. IEEE T. Nucl. Sci. : 53 (2006) 1113-1117 WE-D-224C-01: Water Equivalent Multichannel Dosimeter Arrays for External Beam Radiotherapy. Archambault L. et al. Med. Phys. : 33 (2006) 2249

Aval du cycle

électronucléaire

Analysis of emission mechanisms in nucleon-induced reactions around the Fermi energy Sébille F. et al. Nucl. Phys. A : 791 (2007) 313-328 A telescope for monitoring fast neutron sources Ban G. et al. NIM A: 577 (2007) 696-701 Probing the nuclear matter isospin asymmetry by nucleon-induced reactions at Fermi energies Sébille F. et al. Phys. Rev. C: 76 (2007) 024603

Dynamique et

thermodynamique nucléaire

Bimodality as a signal of Liquid-Gas phase transition in nuclei? Lopez O. et al. Phys. Rev. Lett. : 95 (2005) 242701 Estimate of average freeze-out volume in multifragmentation events Piantelli S. et al. Phys. Lett. B : 627 (2005) 18-25 Bimodalities : a survey of experimental data and models Lopez O. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 263-274

Bimodality: a possible experimental signature of the liquid-gas phase transition of nuclear matter Pichon M. et al. Nucl.Phys. A : 779 (2006) 267-296 Calorimetry Viola V.E. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 215-226 Comparisons of statistical multifragmentation and evaporation models for heavy-ion collisions B. Tsang M. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 129-139 Directed and elliptic flow in 197Au+197Au at intermediate energies Lukasik J. et al. Acta Phys. Hung. : 25 (2006) 229-239 Dynamical and thermodynamical features in the fragmentation process Wieleczko J.P. et al. Revi. Mex. Fis. : 52 Sup (2006) 109-114 Evolution of the fusion cross-section for light systems at intermediate energies Lautesse P. et al. Eur. Phys. J. A : 27 (2006) 349-357 Multifragmentation of very heavy nuclear systems (III): fragment velocity correlations and event topology at freeze-out Tãbãcaru G.et al. Nucl. Phys. A : 764 (2006) 371-386 Systematics of fragment observables Tamain B. Eur.Phys. J. A : 30 (2006) 71-79 Correlations of neutral and charged particles in 40Ar- 58Ni reaction at 77 MeV/u Wosińska K. et al. Eur. Phys. J. A: 32 (2007) 55-59 Dynamical multi-breakup processes in the 124Sn+64Ni system at 35 MeV/nucleon Papa M. et al. Phys. Rev. C : 75 (2007) 054616 Transition from participant to spectator fragmentation in Au+Au reaction between 60 AMeV and 150 AMeV Zbiri K. et al. Phys. Rev. C : 75 (2007) 034612 Yield scaling, size hierarchy and fluctuations of observables in fragmentation of excited heavy nuclei Le Neindre N. et al. Nucl. Phys. A : 795 (2007) 47-69

Interactions fondamentales

First results of the search for neutrinoless double beta decay with the NEMO3 detector Arnold R. et al. Phys. Rev. Lett. : 95 (2005) 182302

MONOBOB: A radiation-hard and efficient 2.45-GHz ECRIS dedicated to radioactive ion production Huet-Equilbec C. et al. NIM B : 240 (2005) 752-761 Performance of a micro-channel plates position sensitive detector Liénard E. et al. NIM A: 551 (2005) 375-386 Relative charge transfer cross section from Rb(4d) H. Shah M. et al. Phys. Rev. A: 72 (2005) 024701 Technical design and performance of the NEMO3 detector Arnold R. et al. NIM A 536 (2005) 79-122 Accurate mass measurements on neutron-deficient krypton isotopes Rodriguez D. et al. Nucl. Phys. A: 769 (2006) 1-15 A Mott polarimeter for the search of time reversal violation in the decay of free neutrons Ban G. et al. NIM A: 565 (2006) 711-724 Kinematically complete study of dissociative ionization of D(2) by ion impact Laurent G. et al. Phys. Rev. Lett. : 96 (2006) 173201 Limits on different Majoron decay modes of 100Mo and 82Se for neutrinoless double beta decays in the NEMO-3 experiment Arnold R. et al. Nucl. Phys. A :765 (2006) 483-494

Mass measurements in the endpoint region of the rp-process at SHIPTRAP Block M. et al. Hyp. Inter. 173 (2006) 133-142

On-line commissioning of SHIPTRAP Rahaman S. et al. Int. J. Mass Spec :251 (2006) 146-151 Tests of the standard electroweak model in nuclear beta decay Severijns N. et al. Rev. Mod. Phys.: 78 (2006) 991-1040

Publications

Diffusion du savoir -81-

The LPCTrap facility: A novel transparent Paul trap for high-precision experiments Rodríguez D. et al. NIM A: 565 (2006) 876-889 Measurement of double beta decay of 100Mo to excited states in the NEMO 3 experiment Arnold R. et al Nucl. Phys. A : 781 (2007) 209-226

Physique théorique et

phénoménologie

Exact and approximate many-body dynamics with stochastic one-body density matrix evolution Lacroix D. Phys. Rev. C : 71 (2005) 064322 Generalized Gibbs ensembles for time dependent processes Chomaz P. et al. Ann. Phys.: 320 (2005) 135-163 Optimizing stochastic trajectories in exact quantum-jump approaches of interacting systems Lacroix D. Phys. Rev. A: 72 (2005) 013805 Tracking energy fluctuations from fragment partitions in the lattice gas model Gulminelli F. et al. Phys. Rev. C : 72 (2005) 064618 Challenges in nuclear dynamics and thermodynamics Gulminelli F. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 1-3 Comparisons of statistical multifragmentation and evaporation models for heavy-ion collisions B. Tsang M. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 129-139 Fluctuations of fragment observables Gulminelli F. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 253-262 The challenges of finite-system statistical mechanics Chomaz P. et al. Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 317-331 Role of isospin in the nuclear liquid-gas phase transition Ducoin C. et al. Nucl. Phys. A : 771 (2006) 68-92 Stochastic mean-field dynamics for fermions in the weak-coupling limit Lacroix D. Phys. Rev. C : 73 (2006) 044311

Anomalous thermodynamics and phase transitions of neutron-star matter Chomaz P. et al. Phys. Rev. C : 75 (2007) 065805 Ising analogue to compact-star matter Napolitani P. et al. Phys. Rev. Lett. : 98 (2007) 131102 Isospin-dependent clusterization of Neutron-Star matter Ducoin C. et al. Nucl. Phys. A : 789 (2007) 403-425 Isospin dependent thermodynamics of fragmentation Raduta A.R. et al. Phys. Rev. C : 75 (2007) 044605 Isospin fractionation: equilibrium versus spinodal decomposition Ducoin C. et al. Nucl. Phys. A : 781 (2007) 407-423 Looking for bimodal distributions in multi-fragmentation reactions Gulminelli F. Nucl. Phys. A:791 (2007) 165-179 Multifragmentation and the symmetry term of the nuclear equation of state R. Raduta A. et al. Phys. Rev. C : 75 (2007) 024605 Sign-free stochastic mean-field approach to strongly correlated phases of ultracold fermions Juillet O. New Journal of Physics : 9 (2007) 163

Structure nucléaire

β decay of 31Mg: Extending the "island of inversion" Maréchal F. et al Phys. Rev. C : 72 (2005) 044314 High-energy two-neutron removal from 10Be I. Ashwood N. et al. Phys. Rev. C 72 (2005) 24314 Search for neutron excitations across the N=20 shell gap in 25-29Ne Belleguic M. et al. Phys. Rev. C 72 (2005) 054316 The 7Be(d,p)2α cross section at Big Bang energies and the primordial 7Li abundance. Angulo C. et al. Astrophys. J. : 630 (2005) L105-L108 α:2n:α molecular band in 10Be Freer M. et al. Phys. Rev. Lett. : 96 (2006) 042501

Alpha-decaying states 18O, 20Ne and 22Ne in 18O beam induced reactions Yildiz S. et al. Phys. Rev. C : 73 (2006) 034601 8Be + 14C break-up of 22Ne Freer M. et al. J. Phys. G: 32 (2006) 2235-2243 β-decay studies of neutron-rich K isotopes Perrot F. et al. Phys. Rev. C 74 (2006) 014313 Enhanced Core Polarization in 70Ni and 74Zn Perru O. et al Phys. Rev. lett. :96 (2006) 232501 Reaction cross-section and reduced strong absorption radius measurements of neutron-rich nuclei in the vicinity of closed shells N=20 and N=28 Khouaja A. et al. Nucl.Phys. A : 780 (2006) 1-12 Spectroscopy and single-particle structure of the odd-Z heavy elements 255Lr, 251Md and 247Es Chatillon A. et al Eur. Phys. J. A : 30 (2006) 397-411 Structure of 12Be : intruder d-wave strength at N=8 Pain S.D. et al. Phys. Rev. Lett. : 96 (2006) 032502 The β-decay of 22Al Achouri N.L. et al. Eur. Phys. J. A : 27 (2006) 287-300 α decay of excited states in 14C Price D.L. et al. Phys. Rev. C : 75 (2007) 014305 B(E1) Strengths from Coulomb Excitation of 11Be Summers N. C. et al Phys. Lett. B : 650 (2007) 124-128 Collapse of the N=28 shell closure in 42Si Bastin B. et al. Phys. Rev. Lett. : 99 (2007) 022503 Mass measurements of neutron-rich nuclei near the N=20 and 28 shell closures Jurado B. et al. Phys. Lett. B : 649 (2007) 43-48 On the measurement of B(E2, 0+1-> 2+1 ) using intermediate-energy Coulomb excitation Delaunay F. et al. J. Phys. G : 34 (2007) 2207-2213

Diffusion du savoir - 82 -

Physique théorique et phénoménologie

Dynamics and thermodynamics with nuclear degrees of freedom Chomaz Ph., Gulminelli F., Trautmann W. and Yennello S.J. Springer Berlin Heidelberg New York 2006. ISSN : 1434-6001

Applications industrielles

et médicales

Conférences Heavy ion beams monitoring for radiobiology applications Pautard C. et al. 2006 Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, San Diego, IEEE 29/10/2006-04/11/2006 Sci-Sat AM (1) General-07: Water equivalent dosimeter array for small fields external beam radiotherapy Archambault L. et al. 52nd Annual Meeting of the Canadian Org. of Medical Physicists and the Canadian College of Physicists in Medicine, Saskatoon (Canada) 31/05/2006 03/06/2006 (Med. Phys.:33 (2006) 2673) Rencontres scientifiques DOSION, on-Line Beam Monitoring for Hadronbiology Pautard C., Workshop on the Innovative Techniques for Hadron Therapy at the NSS-MIC IEEE 2006 San Diego États-Unis d’Amérique 29/10/2006 04/11/2006 DOSION, on-line beam monitor for Radiobiology Pautard C., Colloque GANIL 2006, Giens 29/05/2006 02/06/2006 Contrôle qualité en RCMI à l’aide d’un système de dosimétrie quasi 3D. Frelin A.M., SFPM - 45ème Journées Scientifiques 2006 Lyon France 07-09/06/2006

On-line beam monitoring for hadron therapy Pautard C. et al. 10th Symposium on Neutron Dosimetry Progress in dosimetry of neutrons and light nuclei Uppsala Suède 12-16/06/2006 Influence de la composition chimique des tissus humains sur les courbes de TEL hadronique Batin E., SFPM - 46ème Journées Scientifiques 2007 Saint Malo France 30/05/2007 01/06/2007 Influence of the human tissue chemical composition on the proton and carbon LET curve Batin E. et al. XVth International Conference on the Use of Computers in Radiation Therapy - ICCR2007, Toronto : Canada 04-07/06/2007 Mesures de distributions de dose en RCMI à l’aide d’un dispositif innovant: le DosiMap Frelin A.M., SFPM - 46ème Journées Scientifiques 2007 Saint Malo France 30/05/2007 01/06/2007 Study of 1D and 2D scaling methods for proton and carbon beam Batin E., PTCOG 46 : Particle Therapy Co-Operative Group Zibo Chine 18-23/05/2007

Aval du cycle

électronucléaire

Conférences A novel micromegas detector for in-core nuclear neutron flux measurement Andriamonje S. et al. 9th ICATPP Como Italie 17-21/10/2005

New neutron detector based on micromegas technology for ADS projects Andriamonje S. et al. 7th International Conference on Accelerator Applications - AccApp05 Venise Italie 28/08/2005 01/09/2005 (NIM A : 562 (2006) 755) Neutron flux measurements in the TRADE experiment : Critical configuration Ban G. et al. GLOBAL 2005 Nuclear Energy Systems for Future Generation and Global Sustainability Tsukuba Japon 09-13/10/2005 A novel fast neutron detector for nuclear data measurements Sagrado Garcia I. et al. International Workshop on Fast Neutron Detectors and Applications Cape Town Afrique du Sud 03-06/04/2006 Monitoring of 14 MeV neutrons Ban G. et al. International Workshop on Fast Neutron Detectors and Applications Cape Town Afrique du Sud 03-06/04/2006 Neutron-induced light-ion production from Fe, Pb and U at 96 MeV Pomp S. et al. International Workshop on Fast Neutron Detectors and Applications Cape Town Afrique du Sud 03-06/04/2006 Scandal - A facility for elastic neutron scattering studies in the 50-130 MeV range Blomgren J., et al. International Workshop on Fast Neutron Detectors and Applications Cape Town Afrique du Sud 03-06/04/2006 Rencontres scientifiques (n,Xn) measurements at 96 MeV Lecolley F.R., International Conference on Nuclear Data for Science and Technology - ND 2007 Nice France 22/-27/04/2007

Conférences et rencontres scientifiques

Ouvrage

Diffusion du savoir - 83 -

A neutron beam facility at SPIRAL-2 Ledoux X. et al. International Conference on Nuclear Data for Science and Technology - ND2007 Nice France 22-27/04/2007

Dynamique et

thermodynamique nucléaire

Conférences Bimodalities A compilation of models and data Lopez O. et al. WCI3 Town Meeting College Station États-Unis d’Amérique 12-17/02/2005 Bimodality: a robust signature of the liquid-gas phase transition of nuclear matter? Tamain B. et al. VI Latin American Symposium on Nuclear Physics and Applications Iguazu Argentine 03-07/10/2005 Dynamical fission in the Sn + Ni interaction at 35A MeV Russotto P. et al. 12th Workshop on Nuclear Physics “Marie and Pierre Curie” Kazimierz Dolny Pologne 21-25/09/2005 Fragment-fragment correlation in the nuclear reaction 124Sn+64Ni at 35A.MeV with CHIMERA Maiolino C. et al. XLIII International Winter Meeting on Nuclear Physics Bormio Italie 14-19/03/2005 Fragment production analysis in nucleus-nucleus and particle-nucleus collisions Tamain B., WCI 3 Town Meeting College Station États-Unis d’Amérique 12-16/02/2005 Isoscaling in Neck Fragmentation De Filippo E. et al. XXIX Mazurian Lakes Conference on Physics Piaski Pologne 30/08/2005 06/09/2005 Isospin Effects Studied with the CHIMERA Detector at 35 MeV/Nucleon Planeta R. et al. XXIX Mazurian Lakes Conference on Physics Piaski Pologne 30/08/2005 06/09/2005 Crossover from a fission-evaporation scenario towards multifragmentation in spallation reactions Napolitani P., International Meeting "Selected topics on nuclear methods for non-nuclear applications", Varna (Bulgarie) 27-30/09/2006 Multifragmentation and possible experimental signatures of a liquid-gas phase transition of nuclear matter Tamain B., Gordon Conference on Nuclear Chemistry New London États-Unis d’Amérique 04-09/06/2006

Phase Transitions, Nuclear Reactions & Dynamics Lopez O., EURISOL Town Meeting at CERN Genève Suisse 27-28/11/2006 A preliminary study on ternary fission in the 124Sn + 64Ni reaction at 35 MeV/A Agodi C. et al. XLV International Winter Meeting on Nuclear Physics, Bormio Italie 15-20/01/2007 Signals of dynamical multifragmentation as seen by CHIMERA detector Russotto P. et al. International Nuclear Physics Conference - INPC2007, Tokyo : Japon 03-08/06/2007 Rencontres scientifiques Bimodality and spin effects Lopez O. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Bimodality : a possible experimental signature of the liquid-gas phase transition of nuclear matter Tamain B. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Dynamical and thermodynamical features in fragment production Wieleczko J.-P. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Dynamical multi-break processes in the 124Sn + 64Ni system at 35 MeV/nucleon and CoMD-II calculation Papa M. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Identification of 8Be isotope in the CsI CHIMERA detector Zipper W. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Isospin effects in neutron-rich and neutron-poor Sn+Ni systems Planeta R. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Quasi-projectile decay in 93Nb + 24Mg at 30 A.MeV Manduci L., International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Recent progress in studying dynamical fragment production with CHIMERA Russotto P. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005

Study of the quasi-projectile in 124Sn + 64Ni and 112Sn + 58Ni reactions Galichet E. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Bimodality : a signature for phase transition in nuclei ; theoretical and experimental aspects Lopez O., Colloque GANIL 2006 Giens France 29/05/2006 02/06/2006

Interactions

fondamentales

Conférences Beta-decay correlation measurements Naviliat-Cuncic O., Nuclear Physics & Astrophysics at CERN - NuPAC Genève Suisse 10-12/10/2005 Charge Transfer Cross Section Measurement in Na+ +Rb(4d) Shah M. et al. 36th Meeting of the Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (APS) Lincoln États-Unis d’Amérique 17-21/05/2005 Correlations in beta-decay Liénard E., Physics with low energy beams at SPIRAL2 Caen France 04-05/07/2005 Ion-induced triatomic molecular fragmentation dynamics Muranaka T. et al. 24th International Conference on Photonic Electronic and Atomic Collisions Rosario Argentine 20-26/07/2005 Measurement of Excited State Fraction in a MOT versus Laser Detuning Gearba M.A. et al. 36th Meeting of the Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (APS) Lincoln États-Unis d’Amérique 17-21/05/2005 Measurement of the β-ν correlation in 6He using a transparent Paul trap Liénard E. et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Muon capture rates for double beta decay Egorov V. et al. Workshop on calculation of double-beta-decay matrix elements (MEDEX’05) Corfu Grèce 26-29/09/2005 (J. Phys.: 56 (2006) 453) Search for tensor couplings in the weak interaction using 6He+ ions and a novel transparent Paul trap Rodriguez D. et al. 7th International Conference on Particles and Nuclei (PANIC05) Santa Fe États-Unis d’Amérique 23-30/10/2005

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Search for time reversal violating effects: R-correlation measurement in neutron decay Bodek K. et al. Precision measurements with slow neutrons Gaithersburg États-Unis d’Amérique 05-07/04/2005 (JRNI Stand. Tech. : 110 (2005) 461) Search for time reversal violation in neutron decay: a measurement of the transverse polarization of electrons Bodek K. et al. 7th International Conference on Particles and Nuclei (PANIC05) Santa Fe États-Unis d’Amérique 23-30/10/2005 Swift heavy ion-induced small molecule fragmentation dynamics Adoui L. et al. 6th International Symposium on Swift heavy ions in matter (SHIM2005) Aschaffenburg Allemagne 28-31/05/2005 (NIM B: 245 (2006) 94) Towards a new measurement of the neutron electric dipole moment Ban G. et al. PANIC05 Particles and Nuclei International Conference Santa Fe États-Unis d’Amérique 24-28/10/2005 A new MOTRIMS setup for high resolution measurements in ion-atom collisions Fléchard X. et al. 13th International Conference on the Physics of Highly Charged Ions - HCI2006 Belfast Royaume-Uni 28/08/2006 01/09/2006 Mass measurements in the endpoint region of the rp-process at SHIPTRAP Block M. et al. Trapped Charged Particles and Fundamental Physics (TCP06) Parksville Canada 03-08/09/2006 (Hyp. Inter. 173 (2006) 133) Measurement of the β-ν Correlation in 6He Using a Transparent Paul Trap Liénard E. et al. Trapped Charged Particles and Fundamental Physics (TCP06) Parksville Canada 03-08/09/2006 (Hyp. Inter.: 172 (2006) 29) Measurement of the electron-neutrino angular correlation in 6He decay Naviliat-Cuncic O. et al. Intersections of Particle and Nuclear Physics (CIPANP 2006) Rio Grande Porto Rico 30/05/2006 03/06/2006 Neutrinoless doublebeta decay and the NEMO experiments Mauger F., High Energy Physics - Quarks’06 St Petersburg Russie 19-25/05/2006 Quadrupole and dipole excitation in RFQ traps for light ion beams Duval F. et al. Trapped Charged Particles and Fundamental Physics (TCP06) Parksville Canada 03-08/09/2006 Search for tensor couplings in the weak interaction: a study of the 6He beta-decay in a Paul trap Méry A. et al. Radioactive Nuclear Beams (RNB7) Cortina d’Ampezzo Italie 03-07/07/2006

Search for Time Reversal Violation in Neutron Decay Naviliat-Cuncic O., The Intersections of Particle and Nuclear Physics (CIPANP 2006) Rio Grande Porto Rico 30/05/2006 03/06/2006 Simulation of double beta Decay in the “SeXe” TPC Mauger F., Symposium on “Large TPCs for low energy rare event detection” Paris France 11-12/12/2006 Some key experiments in the search for new physics beyond the standard model at low energies Naviliat-Cuncic O., ECT Meeting on The Physics Opportunities with Eurisol Trento Italie 16-21/01/2006 The LPCTrap facility: a transparent Paul Trap for the search of exotic couplings in the beta decay of 6He+ ions Fléchard X. et al. 13th International Conference on the Physics of Highly Charged Ions - HCI2006 Belfast Royaume-Uni 28/08/2006 01/09/2006 (J. Phys. Conf. Ser.: 58 (2007) 431) The LPCTrap facility for in-trap decay experiments Rodriguez D. et al. Trapped Charged Particles and Fundamental Physics (TCP06) Parksville Canada 03-08/09/2006 (Hyp. Int.:174 (2007) 15) Towards a new measurement of the neutron electric dipole moment Ban G. et al. Trapped Charged Particles and Fundamental Physics (TCP06) Parksville Canada 03-08/09/2006 (Hyp. Int.: 172 (2006) 41) Measurement of the beta neutrino angular correlation in the 6He decay Ban G., International Nuclear Physics Conference INPC2007 Tokyo Japon 03-08/06/2007 The LPCTrap facility for in-trap decay experiments Duval F. et al. XVth International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Techniques Related to their Applications (EMIS2007) Deauville France 24-29/06/2007 The nEDM project at PSI Naviliat-Cuncic O. International Nuclear Physics Conference INPC2007, Tokyo - Japon 03-08/06/2007 The neutron EDM project at PSI Rebreyend D. et al. 15th International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei: "Fundamental Interactions and Neutrons, Nuclear Structure, Ultracold Neutrons, Related Topics", Dubna : Russie 16-19/05/2007 The neutron electric dipole moment Naviliat-Cuncic O. International Workshop on Fundamental Symmetries: from nuclei and neutrinos to the Universe, Trento - Italie 25-29/06/2007

The standard model and beyond Naviliat-Cuncic O. et al. International Nuclear Physics Conference INPC2007, Tokyo - Japon 03-08/06/2007 Rencontres scientifiques Ion-induced triatomic molecular fragmentation dynamics Muranaka T. et al. International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter - SHIM 2005 Aschaffenburg Allemagne 28-31/05/2005 Progress report of the LPC Trap Naviliat-Cuncic O., EURONS/TRAPSPEC Network meeting – Leuven, Belgique 22/11/2005 Double désintégration bêta sans neutrino Mauger F., SFP Journée de la division Champs et Particules La physique du Neutrino: présent et futur Lyon France 04/03/2006 Le programme de R&D SuperNEMO Mauger F., 3ème réunion du GDR neutrino Strasbourg France 02-03/02/2006 Progress report of the LPC Trap Naviliat-Cuncic O., EURONS/TRAPSPEC Network meeting – Leuven, Belgique 17/09/2006 The LPCTrap experiment: precision measurement in the beta decay of 6He using a Paul trap Mery A., Colloque GANIL 2006 Giens France 29/05/2006 02/06/2006 Towards a new measurement of the neutron electric dipole moment Ban G. et al. Open Symposium on European Strategy for Particle Physics - Orsay (France) 30/01/2006-01/02/2006 Etude et conception d'un refroidisseur radiofréquence pour des faisceaux haute intensité Duval F. RJC 2006 - Rencontres Jeunes Chercheurs 2006, Les Houches : France (2007) Ion-atom collisions using the MOTRIMS techniques Blieck J., ITSLEIF 2nd Annual Meeting Héraklion Grèce 03-06/05/2007 Ion cooling and bunching with RFQCBs : “On-line” perspectives Duval F. et al. XVth International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Techniques Related to their Applications (EMIS2007) Deauville France 24-29/06/2007 Ion trap for the study of radioactive elements Ban G., ITSLEIF 2nd Annual Meeting Héraklion Grèce 03-06/05/2007 The LPC Trap Fléchard X., 3rd SPARC Workshop Paris France 12-15/02/2007

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Physique théorique et

phénoménologie

Conférences Dynamics of colliding and thermalised systems : a comparison in the classical N-body physics framework Morisseau F., XLIII International Winter Meeting on Nuclear Physics Bormio Italie 14-19/03/2005 From multifragmentation to supernovae and neutron stars Gulminelli F. et al. VI Latin American Symposium on Nuclear Physics and Applications Iguazu Argentine 03-07/10/2005 Information theory of open fragmenting systems Gulminelli F. et al. VI Latin American Symposium on Nuclear Physics and Application Iguazu Argentine 03-07/10/2005 Production of complex particles in low energy spallation and in fragmentation reactions by in-medium random clusterization Lacroix D. et al. 2nd Workshop on Reaction mechanisms for rare isotope beams Argonne/MSU/JIN&RIA - États-Unis d’Amérique 09-12/03/2005 (AIP Conf. Proc.: 791 (2005) 112) Role of isospin in the nuclear matter liquid-gas phase transition Ducoin C. et al. XLIII International Winter Meeting on Nuclear Physics Bormio Italie 14-19/03/2005 Dynamics and thermodynamics subtask: key experiments for the future EURISOL facility Gulminelli F., Numerical Simulation of Heavy Ion Reactions in the Fermi Energy Domain Pise Italie 10-14/04/2006 From multifragmentation to neutron stars Gulminelli F., Summer School in Nuclear Physics Collective Motion and Phase Transitions in Nuclear Systems Prédéal Roumanie 28/08/2006 09/09/2006 The nuclear liquid gas phase transition Gulminelli F., ECT Trento Meeting on The Physics Opportunities with Eurisol Trento Italie 16-20/01/2006 Thermodynamics of compact-star matter within an ising approach Chomaz P. et al. 9th International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions (NN2006) Rio de Janeiro Brésil 28/08/2006 02/09/2006 What Can Be Learned Studying The Distribution Of The Biggest Fragment ? Bonnet E. et al. XLV International Winter Meeting on Nuclear Physics Bormio Italie 14-21/01/2007

Rencontres scientifiques Bimodalities in the Z1 distribution of quasi-projectiles Bonnet E. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Fluctuations of fragment observables : a review of models and data Gulminelli F., 3rd WCI workshop - WCI-III 2005 College Station États-Unis d’Amérique 12-16/02/2005 Isospin fractionation: equilibrium versus spinodal decomposition Ducoin C. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Phase-space methods in nuclear reactions around the Fermi energy Lacroix D. et al. International Workshop on Multifragmentation and related topics - IWM2005 Catania Italie 28/11/2005 01/12/2005 Phenomenology of nucleon-nucleus and nucleus-nucleus reactions around the Fermi energy Lacroix D., XIV Colloque GANIL Giens France 06-10/06/2006 Instability against cluster formation in nuclear and compact-star matter Ducoin C. et al. Theoretical Issues in Nuclear Astrophysics Orsay France 10-13/04/2007 Thermodynamics of compact-star matter within an ising approach Napolitani P. et al. Theoretical Issues in Nuclear Astrophysics Orsay France 10-13/04/2007 Transition liquide-gaz nucléaire : multifragmentation et matière d’étoile Ducoin C. et al. Congrès Général de la SFP Grenoble France 09-13/07/2007

Structure nucléaire

Conférences

Direct mass measurement of N ~ Z nuclei with A = 64–80 using the CSS2 cyclotron Chartier M. et al. International Conference on the interface between NUclear STructure, NUSTAR 2005 Guildford (Royaume-Uni) 05-08/01/2005 EXOGAM@SPEG: spectroscopy far from stability Orr N.A., Spiral II Workshop on Future prospects for high resolution gamma spectroscopy at GANIL Caen France 04-06/10/2005

Isomeric island in the vicinity of 66Fe J.M. Daugas et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Light Neutron Rich Systems at and Beyond the Dripline: An Experimental Perspective Orr N.A., Nuclear Structure Near the Limits of Stability (INT-05-3) Seattle États-Unis d’Amérique 24/10/2005 11/11/2005 Mass measurements with the CIME cyclotron at GANIL Gómez Hornillos B. et al. International Conference on the interface between NUclear STructure, NUSTAR 2005 Guildford Royaume-Uni 05-08/01/2005 Mass Measurements with the CSS2 and CIME cyclotrons at GANIL Gómez Hornillos B. et al. 12th International Symposium on Capture gamma-ray spectroscopy and related topics – Notre Dame (USA) 04-09/09/2005 Nucleon transfer via (d,p) using TIARA with a 24Ne radioactive beam N Catford W. et al. International Conference on the interface between NUclear STructure, NUSTAR 2005 Guildford Royaume-Uni 05-08/01/2005 Primordial 7Li abundance and the role of the 7Be(d,p)2α reaction Angulo C. et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Research on neutron clusters Marquès Moreno M., Carpathian Summer School of Physics 2005 Exotic Nuclei and Nuclear/Particle Astrophysics Mamaia-Constanta Roumanie 13-24/06/2005 Spectroscopy of neutron-deficient nuclei around 36Ca Bürger A. et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Spectroscopy of the proton drip-line nucleus 19Na by resonant elastic and inelastic scattering Achouri N.L. et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Studies of the Single Particle Structure of Exotic Nuclei using Transfer Reactions Fernández-Domínguez B. et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Study of 19Na at SPIRAL de Oliveira Santos F. et al. Frontiers in Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions - FINUSTAR Isle of Kos Grèce 12-17/09/2005 Study of transfer reactions in inverse kinematics with the TIARA array Labiche M. et al. International Conference on the interface between NUclear STructure, NUSTAR 2005 Guildford (Royaume-Uni) 05-08/01/2005

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A review on SHE research at GANIL Stodel C. et al. TOURS 2006, Tours Symposium on Nuclear Physics VI, Tours 05-08/09/2006 Correlations in many-neutron systems Marquès Moreno M., 9th International Conference on Nucleus Nucleus Collisions - NN2006 Rio de Janeiro Brésil 28/08/2006 01/09/2006 Experimental Requirements - Beams and Machine characteristics Orr N.A., EURISOL Town Meeting at CERN on Heavy Ion Accelerator Design Genève Suisse 27-28/11/2006 Exploring the structure of exotic nuclei via reactions Orr N.A., Euro Summer School on Exotic Beams Trento Italie 11-15/09/2006 Neutron clustering correlations Orr N.A., RCNP Osaka Spring Workshop On Cluster Condensation And Nucleon Correlation In Nuclei Osaka Japon 26-28/04/2006 Single particle structure of exotic nuclei with transfer reactions Fernández-Domínguez B. et al. 28th International Workshop on Nuclear Physics Erice Italie 16-24/09/2006 Spectroscopy around 36Ca Bürger A. et al. 41st Zakopane Conference on Nuclear Physics: Trends in Nuclear Physics Zakopane Pologne 04-10/09/2006 SPIRAL at GANIL: Latest Results and Plans for the Future Villari A.C.C. et al. 9th International Conference on Nucleus Nucleus Collisions - NN2006 Rio de Janeiro Brésil 28/08/2006 01/09/2006 Studies of Single-Particle Structure in the N=16 Region Using Transfer Reactions R.C. Lemmon et al. FUSION06: Reaction Mechanisms and Nuclear Structure at the Coulomb Barrier Venice Italie 19-23/03/2006 User Requirements for Physics at EURISOL Orr N.A., EURISOL Town Meeting at CERN Genève Suisse 27-28/11/2006 Exploring Neutron-Neutron Correlations in Halo Systems Orr N. A. et al. ECT Workshop on Many-body open quantum systems Trento Italie 14-18/05/2007 First observation of 19Na states by inelastic scattering Pellegriti M.G. et al. International Conference on Proton Emitting Nuclei and related topics - PROCON07, Lisbonne Portugal 17-23/06/2007

Measurement of the Ar diffusion coefficient in carbon at high temperature by the ISOL method Eléon C. et al. XVth International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Techniques related to their Applications (EMIS2007), Deauville - France 24-29/06/2007 Spectroscopy of light neutron-rich nuclei Orr N.A. International Workshop on Nuclear Structure: New Pictures in the Extended Isospin Space - NS07, Kyoto : Japon 11-14/06/2007 Rencontres scientifiques

Tonnerre beta-n decay spectroscopy Angélique J.C., Physics with low energy beams at SPIRAL2 Caen France 04-05/07/2005 Etude des noyaux riches en neutrons autour de N=28: Mesure du premier 2+ du 42Si Bastin B., Rencontres Jeunes Chercheurs 2005, Aussois, France 04-10/12/2005 Nucleon removal as a probe of structure at and beyond the neutron dripline Orr N.A., Future Directions of Reaction Studies IOP Nuclear Physics Division Workshop York Royaume-Uni 02/11/2005 Study of 7He via high-energy neutron removal from 8He Al Falou H., 12th Euroschool on Exotic Beams Mainz Allemagne 25/08/2005 02/09/2005 Study of neutron-rich nuclei around N=28 Bastin B., 12th Euroschool on Exotic Beams Mainz Allemagne 25/08/2005 02/09/2005 Collapse of the N=28 shell closure in 42Si Bastin B., Colloque GANIL 2006, Giens 29/05/2006 02/06/2006 Neutron correlations far from stability Orr N.A., Radioactive beams in Clustering and Charged Particles Surrey Royaume-Uni 03/02/2006 New pathway to bypass the 15O waiting point Stefan I. et al. TOURS 2006, Tours Symposium on Nuclear Physics VI Tours France 05-08/09/2006 Cinématique de formation des noyaux neutres Leprince A., Rencontres Jeunes Chercheurs 2006, Ecole de Physique, Les Houches, France 8-12/01/2007 Neutron Detector Simulations for Fast Neutrons with GEANT4 Roeder B.T., Eurisol Task 10 meeting, Bruxelles, Belgique 18/05/2007 Next generation fast neutron detectors for experiments with exotic beams Roeder B.T., XVth International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Techniques Related to their Applications (EMIS2007) Deauville France 24-29/06/2007

Notions d’astrophysique nucléaire Achouri N.L., Rencontres Jeunes Chercheurs 2006, Ecole de Physique, Les Houches, France 8-12/01/2007 Overview of the EXOGAM SPEG campaign Orr N.A., Exogam Workshop - EW2007, Caen, France 24-26/04/2007 Spectroscopy of Neutron Rich Silicon and Phosphorus isotopes around the N=28 Shell Closure by Knock Out Reactions Bastin B. Japanese French workshop on exotic femto systems, GANIL, Caen, France 13-16/03/2007 Status of the Neutromania project Delaunay F., Meeting on Beta-neutron detector , LPC Caen 27/02/2007 Structure far from stability via knockout : principles and experimental applications Orr N.A., Surrey School on the Nuclear Shell Model Guildford Royaume-Uni 27-29/03/2007

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Séminaires donnés à l’extérieur par des physiciens du LPC

Transitions de phase: de la limite thermodynamique aux systèmes finis Gulminelli F. Ecole Joliot Curie de Physique Nucléaire (sept. 2005) Beta-decay correlation measurements Naviliat-Cuncic O. NuPAC Council, Nuclear Physics and Astrophysics at CERN – Genève, Suisse (oct. 2005) Expérience TRADE Lecouey J.L. Atelier GEDEPEON – Journées de bilan des actions soutenues – Paris (déc. 2005) Some key experiments in the search for new physics beyond the standard model at low energies Naviliat-Cuncic O. Workshop of the EURISOL design study task 10 – ECT-Trento, Italie, (janv. 2006) Determination of spin and excitation energy of the quasi-projectile in heavy ion collisions Steckmeyer J.C. Selected topics in heavy ion collisions – Cracovie, Pologne (mars 2006) Dosimétrie par scintillateurs plastiques Frelin A.M. IPN Lyon (juin 2006) Thermal properties of nuclear systems: from neutron stars to finite nuclei Gulminelli F. International Summer School In nuclear Physics “Collective Motion and Phase Transitions in Nuclear Systems” , Predeal, Romania (sept. 2006) FAZIA for EURISOL Lopez O. EURISOL Week, CERN, Suisse (oct. 2006) Nuclear Thermodynamics at GANIL Tamain B. Centre de Recherche de Kalpakkam (Inde) (Material Science Division), (nov. 2006) Nuclear Thermodynamics at GANIL Tamain B. Centre de Recherche BARC de Bombay (Inde) (nov. 2006) INDRA@SPIRAL Lopez O. Comité Scientifique du GANIL, Caen, France (déc. 2006)

Phase transition in nuclear matter Lopez O. Direction des Applications Militaires (DAM), CEA-Bruyères-le-Chatel, France (mars 2007) Transizioni di fase: dal limite termodinamico ai sistemi finiti Gulminelli F. série de séminaires pour les doctorants à l’Université de Florence, Italie (mars 2007) Cours sur la détection Tamain B. Ecoles de l’IN2P3 sur les détecteurs – Cargèse (mars 2007) Thermodynamics of Compact-Star matter within an Ising approach Gulminelli F. Meeting on the “Theoretical issues in nuclear astrophysics”, IPN Orsay (avril 2007) Thermal properties and equation of state with SPIRAL2 Gulminelli F. Meeting on “Exotic Nuclei and Neutron Stars”, IPN Orsay (mai 2007)

Séminaires communs

LPC-GANIL

Juin 2005 : Ison M.J., Dynamics, thermodynamics and nonequilibrium effects in fragmentation Scheit H., Coulomb-excitation experiments at ISOLDE Duprat J., Micrométéorites et Système Solaire Primitif Septembre 2005 : Pillay R.G., Physics with Heavy Ions at TIFR, Mumbai Obertelli A., La fermeture de sous-couche N=16 Novembre 2005 : Gaudefroy L., Etude de la fermeture de couches N=28 par réaction de transfert (d,p): application à l’astrophysique Horoi M., Shell Model Spectroscopic Factors with Modern Effective Interaction

Décembre 2005 : Florin Carstoiu F., Nuclear sizes of radioactive nuclei Mery A., Recherche de courants tensoriels dans l’interaction faible : La décroissance bêta de 6He dans un piège de Paul Janvier 2006 : Bennaceur K., L'appariement dans les méthodes de champ moyen Tostevin J.A., Spectroscopy and correlations using one- and two-nucleon breakup and knockout reactions Schumann D., ERAWAST - Exotic Radionuclides from Accelerator Waste for Science and Technology Maj A., Nuclear shapes at extreme angular momenta Février 2006 : Verde G., Imaging emitting sources in Heavy-Ion collisions Typel S., Indirect Methods for Nuclear Astrophysics Mathieu L., Cycle Thorium et Réacteurs à Sel Fondu Mars 2006 : Schmitt Ch., Etude de la Dissipation Nucléaire par Collisions d’Ions Lourds Relativistes Robin J., Six degrés de séparation jusqu'à l'hyperdéformation Smirnova N., Shell-model description of the nuclear mean-field variations Nesvizhevsky V., The project GRANIT to measure resonance transitions between the gravitationally bound quantum states of neutrons Stuchbery A., Excited-state magnetic moments with radioactive beams: progress and outlook Scherillo A., Neutron rich indium and cadmium isotopes in the region of 132Sn Avril 2006 : Timofeyuk N., Asymptotic normalization coefficients: theoretical calculations, experimental determinations and astrophysical applications

Séminaires

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Bidaud A., Impact des incertitudes nucléaires sur les simulations de réacteurs innovants Capel P., What information about the structure of halo nuclei can we extract from breakup measurements? Roussel P., Einstein et la mécanique quantique : quelques repères, quelques surprises Napolitani P., Thermodynamique de la matière des étoiles compactes dans une approche Ising Mai 2006 : Sonzogni A., Data and tools available at the National Nuclear Data Center (NNDC) Docteurs, Post-Docs, Journée des candidats CNRS Sida J.L., La physique nucléaire à la Direction des Applications Militaires du CEA Yasushige Y., Establishment of RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science and Progress of RI Beam Factory Project Juin 2006 : Fontbonne J.M., IBIS : Ion Beam Inspection System Li B., From Earth to Heaven: Probing Properties of Neutron Stars with Nuclear Reactions in Terrestrial Labs Zelevinsky V., Developing a unified approach to nuclear structure and reactions Juillet 2006 : Aumann T., Scattering experiments with high-energy radioactive beams Verma S., Elastic scattering measurements for 7Be, 7Li + 9Be system and fusion measurements for 7Li + 9Be system using low energy Radioactive Ion Beam facility Octobre 2006 : Bark R.A., Nuclear physics at iThemba LABS, South Africa Sugathan P., Accelerator facility and Research Program at IUAC, New Delhi Bylinski Y., ISAC-2 Superconducting Linac Commissioning at TRIUMF Pollarolo G., A semi-classical model for multi-nucleon transfer and fusion reactions in heavy ion collisions

Novembre 2006 : Lu Z.T., Atom Trap, Krypton-81, and Saharan Water Otsuka T., Magic numbers N=32/34 and their implications in the global shell evolution Janvier 2007 : Gibelin J., Structure du 26Ne et récentes expériences au Berkeley Lab. Blank B., Etude de l'interaction faible avec des transitions bêta Février 2007 : Müller P., Laser Spectroscopic Determination of the Nuclear Charge Radii of 6He and 8He Giraud B., Fonctionnelles densités pour tous états excités et toutes résonances ... et à toutes les sauces. Mars 2007 : Ostroumov P., Technology development for future SC heavy-ion and proton linacs Chatterjee A., Neutron correlations from transfer reactions around the Coulomb barrier Grigorenko L., Recent progress in the theory of two-proton radioactivity and three-body decay Salsac M.D., Les résonances moléculaires et la transition de forme de Jacobi dans 48Cr Korichi A., Physics issues with a new gamma ray detector based on tracking: AGATA Mathieu L., Cycle thorium et incinération d'actinides mineurs Pellegriti M.G., Etude de la réaction astrophysique 13C(α,n)16O via la réaction de transfert alpha : 13C(7Li,t)17O Stanoiu M., Etudes des résonances par décroissance en vol: le cas du 19Mg Avril 2007 : Grasso M., Evolution d'états à une particule dans les isotopes de Ca et Ar riches en neutrons. Mukha Y., Two-proton radioactivity of 19Mg observed with a tracking technique Roccaz J., Le tracking gamma : avenir de la structure nucléaire

Mai 2007 : Blumenfeld Y., on behalf of the EURISOL Design Study, EURISOL Design Study: Towards an Ultimate ISOL Facility for Europe Michel N., Description des noyaux peu liés et résonnants dans le modèle en couches et champ moyen HFB par le formalisme des états de Gamow Juin 2007 : Roeder B., Les réactions directes avec les faisceaux radioactifs aux énergies intermédiaires Baron E., Aperçu sur les accélérateurs de particules et leurs applications médicales Geltenbort P., Lifetime measurements with Ultra-Cold Neutrons at the ILL Kezzar K. et Ducret J.E., Travaux expérimentaux du groupe spallation à Saclay et implication dans le projet R3B à FAIR/GSI Angulo C., Light nuclei for nuclear structure and nuclear astrophysics Nazarewicz W., Shell Structure of Exotic Nuclei Mittig W., Diffusion résonante de neutrinos : une expérience (im)possible?

Informations générales - 89 -

ACI : Action Concertée Incitative ADS : Accelerator Driven System ASCLEPIOS : Aire européenne de Soins du Cancer par LEs Protons et les IonS ASIC : Application Specified Integrated Circuits AZ4π : démonstrateur du projet FAZIA de l’IN2P3 CAO : Conception Assistée par Ordinateur CCD : Charge Coupled Device CEA : Commissariat à l’Energie Atomique CHARISSA : CHARged particle Instrumentation Solid State Array CIRIL : Centre Interdisciplinaire de Recherche Ions Laser CLODIA : Chambre à LOcalisation par DérIve et Amplification CNRS : Centre National de la Recherche Scientifique CPO : Centre de Protonthérapie d'Orsay CRBN : Conseil Régional de Basse Normandie CRLCC : Centre Régional de Lutte Contre le Cancer CRC-LLN : Centre de Recherches du Cyclotron de Louvain-La-Neuve CSNSM : Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse CYCLONE : CYClotron de LOuvain-la-NEuve DEMON : DEtecteur MOdulaire de Neutrons DESIR : Désintégration, Excitation et Stockage d’Ions Radioactifs DOSION : DOSimétrie d’irradiation avec les IONs ECR : Electron Cyclotron Resonance EDMS : Engineering Data Management System ELDIM : ELectroluminescent DIsplay Measurement ENSICAEN : Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de CAEN ERT : Equipe de Recherche Technologique ETOILE : Espace de Traitement Oncologique par Ions Légers dans le cadre Européen EURISOL : EURopean Isotope Separation On Line (6e PCRD) EUROTRANS : EUROpean TRANSmutation (6e PCRD) FAIR : Facility for Antiproton and Ion Research FAZIA : Four π A and Z Identification Array GANIL : Grand Accélérateur National d’Ions Lourds GDR : Groupement de Recherche GEANT : GEometry ANd Tracking GEANT 4 : outil de simulation de l'interaction entre matière et particules GEDEPEON : GEstion des Déchets Et Production d’Energie par Options Nouvelles GEM : Gas Electron Multiplier GENEPI-C : Générateur de Neutrons Pulsé Intense Continu GUINEVERE : Generator of Uninterrupted Intense NEutrons at the lead VEnus REactor IAO : Ingénierie Assistée par Ordinateur IBIS : Ion Beam Inspection System ILL : Institut Laue-Langevin INDRA : Identification de Noyaux et Détection avec Résolution Accrue IN2P3 : Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules IPHC : Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien IPNL : Institut de Physique Nucléaire de Lyon IRABAT : IRradiation A BAsse Température IRASME : IRradiation A la Sortie Moyenne Energie IRIS : Identification Rapide des Ions et Spectrométrie IRSN : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire ISOLDE : Isotopic Separation On Line ITA : Ingénieurs, Techniciens et Administratifs ITARF : Ingénieurs, Techniciens, Administratifs de Recherche et de Formation JINR : Joint Institute for Nuclear Research LEDA : Louvain-la-Neuve Edinburgh Detector Array LIMBE : Ligne d’Ions Multichargés de Basse Energie LIRAT : Ligne d’Ions Radioactifs à Très basse énergie LISE : Ligne d’Ions Super Epluchés LOLF : Loi Organique des Lois de Finances LPC : Laboratoire de Physique Corpusculaire MAESTRO : Methods for Advanced Equipment and Simulation for Treatment in Radiation Oncology MASURCA : MAquette de SURgénérateur à CAdarache MCNP : Monte Carlo N Particles

Glossaire

Informations générales - 90 -

MESR : Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche MOT : Magneto Optical Trap MUSE : MUltiplication Source Externe NEMO : NEutrino MOlybdène PAC : Physics Advisory Committee PAW : Physics Analysis Workstation PCRD : Programme Cadre de Recherche et Dévelopement PSI : Paul Scherrer Institut RFQ : Radio Frequency Quadrupole RIA : Rare Isotope Accelerator ROOT : An objet oriented data analysis framework SHIRAC : Spiral2 High Intensity RAdiofrequency Cooler SINQ : Source Intense de Neutrons de Spallation SPIRAL : Système de Production d’Ions RAdioactifs en Ligne TONNERRE : TONneau pour NEutRons REtardés TPC : Time Projection Chamber TPS : Treatment Planning System TRADE : TRiga Accelerator Driven Experiment TRIGA : Training, Research, Irradiation, General Atomics TSL : The Svedberg Laboratory (Uppsala – Sweden) UCBN : Université de Caen Basse-Normandie UCN : Ultra Cold Neutrons UE : Union Européenne VENUS : Vulcain Experimental NUclear Study

Informations générales - 91 -

Organigramme (au 01/01/2008)

DIRECTION J.C. Steckmeyer Conseil Scientifique

Conseil de Laboratoire

Commission paritaire interne

Cellule de Suivi de Projets - Valorisation

Cellule HSE Bâtiments – Logistique (O. Guesnon) Hygiène et Sécurité (C. Vandamme)

Radioprotection (X. Fléchard) Secours Sauv. Travail (J. Langlois)

Cellule COM Communication (O. Lopez)

Documentation (S. Guesnon) Formation (A. Drouet)

Séminaires (F. Gulminelli) Site Web (E. Vient) Stages (A. Gontier)

Services Administratif et Techniques Equipes Scientifiques

Administration et Services Généraux (M. de Claverie)

Bureau d’Etudes et Mécanique (J.M. Gautier)

Electronique (P. Laborie)

Informatique (T. Launay)

Instrumentation (J.M. Fontbonne)

Applications Industrielles et Médicales (J. Colin)

Aval du Cycle électronucléaire (F.R. Lecolley)

Interactions Fondamentales (O. Naviliat-Cuncic)

Structure Nucléaire (N. Orr)

Thermodynamique et Dynamique Nucléaire (R. Bougault)

Théorie et Phénoménologie (F. Gulminelli)

Informations générales - 92 -

Ingénieurs, Techniciens et Administratifs

BREGEAULT Joël AI UNIV CAM Jean-François AI CNRS CARNIOL Benjamin IE CNRS CHAVENTRE Thierry IE CNRS de CLAVERIE Michèle IE CNRS DESRUES Philippe T CNRS DROUET Alain IE UNIV DUBOIS Franck T UNIV ETASSE David IR CNRS FONTBONNE Jean-Marc IR CNRS F. DE PREAUMONT Hugues IE CNRS GABRIEL Jean-Louis T CNRS GAUTIER Jean-Marc IR UNIV GONTIER Aurélie T CNRS GOUTODIER Evelyne T CNRS GUESNON Sandrine T CNRS HARANG Julien T UNIV HOMMET Jean AI CNRS LABORIE Philippe IR CNRS LANGLOIS Jérôme AJT UNIV LAUNAY Thierry IE CNRS LEBASSARD Yoan AGT UNIV LECONTE Albert IR CNRS LELANDAIS Jacques AI CNRS LETERRIER Laurent IE CNRS MAHIA Catherine AGA UNIV CDD MERRER Yvan IE CNRS NOBLET Laurent T CNRS PERRONNEL Jérôme AI CNRS PLARD Hervé AJT ENSI POINCHEVAL Jérôme AI UNIV SKRZYPECK Luc AI CNRS TILLIER Joël IR CNRS THOUMOUX Damien T CNRS VALLERAND Philippe IR CNRS VANDAMME Christophe AI CNRS ZWOLINSKI David IE CNRS

Chercheurs, Enseignants-Chercheurs

ACHOURI Lynda CR CNRS BAN Gilles PROF ENSI BOUGAULT Rémi DR CNRS COLIN Jean PROF UNIV CUSSOL Daniel CR CNRS DELAUNAY Franck MC IUT UNIV DURAND Dominique DR CNRS FLECHARD Xavier CR CNRS GUERREAU Daniel DR CNRS GULMINELLI Francesca * PROF UNIV JUILLET Olivier PROF UNIV LABALME Marc MC ENSI LECOLLEY François-René MC UNIV LECOUEY Jean-Luc MC ENSI LEFORT Thomas MC UNIV LIENARD Etienne MC UNIV LOPEZ Olivier CR CNRS LOUVEL Michel PROF ENSI MARIE-NOURRY Nathalie MC UNIV MARQUES Miguel CR CNRS MAUGER François PROF UNIV NAPOLITANI Paolo CR CNRS NAVILIAT Oscar PROF UNIV ORR Nigel CR CNRS STECKMEYER Jean-Claude DR CNRS TAMAIN Bernard PROF ENSI VIENT Emmanuel MC UNIV

Emérites LECOLLEY Jean-François PROF UNIV PĖTER Jean DR CNRS * Membre de l’Institut Universitaire de France

Liste du personnel permanent (au 01/01/08)

Informations générales - 93 -

Juillet – Décembre 2005 CARSTOIU Florin Roumanie du 01/09/2005 au 30/12/2005

SHITOV Yuri Russie du 05/09/2005 au 03/11/2005

BUTA Apostol Roumanie du 17/10/2005 au 02/12/2005

Janvier – Décembre 2006 MRAZEK Jaromir Rép.Tchèque du 01/04/2006 au 30/06/2006

SHITOV Yuri Russie du 10/04/2006 au 29/04/2006

SHITOV Yuri Russie du 15/05/2006 au 22/05/2006

ISON Matias Argentine du 16/05/2006 au 16/06/2006

RAZAROV Boris Russie du 10/05/2006 au 10/06/2006

EZHOV Victor Russie du 10/05/2006 au 10/06/2006

GLUSHKOV Alexandr Russie du 10/05/2006 au 10/06/2006

KOVRIZHNYKH Nikolai Russie du 10/05/2006 au 10/06/2006

ALGORA Alejandro Espagne du 21/05/2006 au 27/05/2006

BORCEA Ruxandra Roumanie du 07/06/2006 au 29/06/2006

PANTELICA Dan Roumanie du 12/06/2006 au 18/06/2006

ROTARU Florin Roumanie du 12/06/2006 au 18/06/2006

ADAMIAN Gurgen Russie du 27/06/2006 au 02/07/2006

ANTONENKO Nikolaï Russie du 27/06/2006 au 02/07/2006

PALKHA Benton Etats-Unis du 30/08/2006 au 03/08/2006

WIESLANDER Elisabeth Suède du 19/09/2006 au 21/09/2006

BUTA Apostol Roumanie du 18/10/2006 au 07/11/2006

CRUCERU Ilie Roumanie du 18/10/2006 au 07/11/2006

D’AGOSTINO Michela Italie du 18/10/2006 au 03/11/2006

HASAN Valeriu G. Pays-Bas du 13/11/2006 au 26/11/2006

SHITOV Yuri Russie du 19/11/2006 au 25/12/2006

KHOMUTOV Nikolay Russie du 25/11/2006 au 25/12/2006

Janvier – Juin 2007 VALLÉE Alexandre Canada du 24/05/2007 au 18/06/2007

ADAMIAN Gurgen Russie du 04/07/2007 au 17/07/2007

ANTONENKO Nikolaï Russie du 04/07/2007 au 17/07/2007

Liste des visiteurs

Laboratoire de Physique CorpusculaireCNRS/IN2P3/ENSICAEN/UCBN

UMR 6534

6 Boulevard du Maréchal Juin14050 CAEN Cedex, France

Tel: 02 31 45 25 00Fax: 02 31 45 25 49

http://caeinfo.in2p3.fr