Optimized ion trapping of exotic nuclides for mass measurements in the N=40 (magic?) region
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Magic numbers or shell closures, are an important feature of nuclear structure, but now found to be modified far from stability. Determination of the nuclear binding energy via mass measurements of exotic nuclides represents one of the greatest challenges in the study of nuclear structure due to the high precision required and the low production rates and short half-lives. To solve the problem, the complementary spectrometers MISTRALand ISOLTRAP may be used, both located at ISOLDE/CERN (Geneva). MISTRAL is a transmission mass spectrometer for very short-lived nuclides, and ISOLTRAP a Penningtrap mass spectrometer providing exceptional precision. This thesis describes improvements in the limitations of these complementary instruments: a beam cooler to increase the sensitivity of MISTRAL and an optimization procedure to improve the definition ofthe ISOLTRAP trapping fields. High-precision mass measurements were performed at ISOLTRAP to extend the backbone of well-known nuclides in the mass table, and to finely examine the case for new magic numbers N = 32 and 40. The results illustrate a subtle effect of extra binding energy for 56Cr32 in the presence of a probable deformation. Practically no additional binding is found for 68Ni40 though a small effect is visible, perhaps in conjunction with a competitive mid-shell effect at N = 39.
Abstract FR:
Les nombres magiques ou fermetures de couche sont une des caractéristiques importantes de la structure nucléaire, mais qui sont modifiés loin de la vallée de stabilité. La détermination de l'énergie de liaison, via des mesures de masse sur les noyaux exotiques, représente un des plus grands challenge dans l'étude de la structure nucléaire à cause de la précision importante qui est nécessaire, et du faible taux de production, ainsi que les courtes durées de vie. Afin de résoudre le problème, deux spectromètres de masse ISOLTRAP et MISTRAL peuvent être utilisés, tous les deux situés à ISOLDE/CERN (Genève). MISTRAL est un spectromètre de masse à transmission pour les noyaux de courtes durées de vie, et ISOLTRAP est un spectromètre de masse basé sur l'utilisation de pièges de Penning, qui effectue des mesures de masses de haute précision. Cette thèse décrit les techniques pour repousser les limites de ces deux instruments complémentaires: un système de refroidissement de faisceau pour améliorer la sensibilité de MISTRAL et une procédure d'optimisation pour améliorer la définition des champs de piégeage d'ISOLTRAP. Des mesures très précises ont été effectuées avec ISOLTRAP afin d'augmenter le nombre de noyaux très bien connus dans la table de masse, et afin d'examiner le cas de deux nouveauxnombres magiques N = 32 et N = 40. Les résultats montrent un surplus d'énergie de liaison pour le 56Cr32 dû à la présence d'une probable déformation. Pour le 68Ni40, il n'y a pas d'effet de liaison supplémentaire bien qu'un faible effet apparaisse, peut-être dû à une compétition avec la demi-couche à N = 39.