Structure et Dynamique Nuclaire

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Structure et Dynamique Nucléaire

• La feuille de route

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Vers les installations de nouvelle génération
dans un contexte européen

• Accélérateurs
• SPIRAL II Une installation ISOL au GANIL pour
  aller vers les noyaux lourds
• EURISOL La nouvelle génération de machine ISOL
• FAIR Faisceaux radioactifs par fragmentation au
  GSI.
• Instrumentation
• AGATA Le g-tracking
• GRAPA et FAZIA 4p particules et fragments
• Lasers, trappes .

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Radioactive beam production Two complementary
methods
GANIL/SISSI, GSI, RIKEN, NSCL/MSU
High energy, large variety of species, Poor
optical qualities, lack of energy flexibility
GANIL/SPIRAL, REX/ISOLDE, ISAAC/TRIUMF
good beam qualities, flexibility, intensity Low
energy, chemistry is difficult
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Low energy RNB
gt 1013 fiss./s
Production Cave C converterUCx target
CIME Cyclotron RNB (fission-fragments) E lt 6-7
MeV/u
SC - LINAC E 14.5 AMeV HI A/Q3 E 40 MeV -
2H
SILHI-deuteron 5mA
ECRIS-HI 1mA
RFQ - 0.75A MeV
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Accelerated Beam Intensities (pps) Examples
Relatively easy beams Cu, Zn, As, Se, Br, Kr,
Rb, Ag, Cd, In, Sb, I, Xe, Cs
www.ganil.fr/research/developmens/spiral2
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SPIRAL 2 yields after acceleration Compared to
other facilities
a)
Kr isotopes
a)
Yield for in-flight production of fission
fragments at relativistic energy
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Regions of the Chart of Nuclei Accesible with
SPIRAL 2 beams
Primary beams ? deuterons ? heavy ions
6. SHE
4. NZ IsolIn-flight
5. Transfermiums In-flight
2. Fusion reaction with n-rich beams
1. Fission products (with converter)
3. Fission products (without converter)
8. Deep Inelastic Reactions with RNB
7. High Intensity Light RIB
8
GANIL en 2009 Une installation multi-faisceaux
pour la physique européenne
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SPIRAL 2 Planning et financement
Partage des tâches 1/3 GANIL 1/3 CEA 1/3 IN2P3
APD Fin 2004 Construction 2005-2009
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RD cibles sources SPIRAL2 Cibles test UCx
dense Temps de sorties Sources
selectivité Source laser Source plasma longue
durée
klystron
section
Cible source
Physique basse énergie 1011 fissions /seconde 3
107 132Sn / seconde 105 78Zn /seconde Séparateur
de masse MISTRAL Ligne haute résolution HRS
Aires expérimentales
Prévision de planning Faisceau électron juin
2005 Fragments de fissions septembre 2005
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NuPECC recommends the construction of 2 next
generation RIB infrastructures in Europe, i.e.
one ISOL and one in-flight facility. The
in-flight machine would arise from a major
upgrade of the current GSI facility, while
EURISOL would constitute the new ISOL facility
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Le Concept EURISOL
Total cost 613 M
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La feuille de route EURISOL

• Exploitation vigoureuse des installations ISOL
  actuelles Louvain, REX/ISOLDE, SPIRAL
• Construction des installations de génération
  intermédiaires MAFF, REX upgrade, SPES, SPIRAL2
• Conception et prototypage des éléments les plus
  spécifiques et difficiles de EURISOL dans le
  cadre de EURISOL_DS.

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Le  Design Study  EURISOL_DS

• Durée 2005-2008
• 21 instituts de 11 pays européens
• 12 tâches couvrant cibles accélérateurs
  physique, faisceaux et sécurité et b-beams
• Participation française à 11 des 12 tâches
• Coût total 33M participation UE 9.1 M
• Participation UE aux laboratoires français
• GANIL 1M
• IN2P3 1.6M
• CEA 0.5 M

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CERN b-beam baseline scenario
SPL
Decay ring Brho 1500 Tm B 5 T Lss 2500 m
SPS
Decay Ring
ISOL target Ion source
ECR
Cyclotrons, linac or FFAG
Rapid cycling synchrotron
PS
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Le projet FAIR (GSI)
Accord gouvernemental principal Construction en
étapes 2008 2012 (?)
Nouvelles Installations Double
Synchrotron 238U à 1 - 2.5 GeV/u (1012
pps) Noyaux exotiques produits par
fragmentation et fission Super FRS (intensité
x103 ) Multiples anneaux de stockage et
collisionneurs pour des ions lourds,
anti-protons et électrons
SIS100/300
UNILAC
SIS
FRS
ESR
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The Super-FRS facility
Low-Energy Branch
Super-FRS
Ring Branch
High-Energy Branch
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Le planning
APD Construction Exploitation
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The AGATA project (Advanced Gamma Tracking Array)
4p g-array based on 180 position-sensitive
germanium detectors

• AGATA will lead to major improvements in
• Efficiency 50 (Mg1) 25 (Mg30)
• Angular resolution 1º
• ? FWHM 5 keV (at 1 MeV, v/c50)
• Event rate 3 MHz (Mg1) 0.3 MHz (Mg30)

AGATA steps towards completion demonstrator
(2006 5M) 1p early implementation (2008, 10M),
final array (2010, 30M)
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Les nouveaux instruments principaux
Faisceaux intenses de noyaux exotiques (fission,
fusion, fragmentation, ) SPIRAL-1/2 GSI-FAIR E
URISOL
Détecteur neutrons
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La RD dans le cadre de EURONS

• Matériaux Ge segmentés
• Ge planar Si nTD,
• Micro-électronique ASICs
• Prises de temps, grande
• dynamique, digitalisation,
• reconnaissance de forme
• Acquisition de données haut
• débit.
• Mesures de basse énergie
• Trappes, lasers,

 
 
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Les ressources humaines
Physiciens permanents en structure et dynamique
nucléaire Enquête CSD PNC de Décembre 2003.

• 2 hypothèses
• maintien du potentiel exploitation de
  GANIL/SPIRAL II et préparation de EURISOL
• Augmentation de 20 sur 10 ans Programme
  européen cohérent avec forte participation à
  GSI/FAIR et collaborations ponctuelles aux USA et
  Japon.

• Augmentation du nombre de théoriciens
• Développement du potentiel technique

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Nuclear Physics with SPIRAL 2 Beams Examples
NZ nuclei
Heavy nuclei SHE
Shells and shapes
r-process Masses half-lives Density parameter
supernovae
Halo nuclei (Ex. fusion and transfer
reactions) Clusters and molecules
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Beam intensities EURISOL vs FAIR
Mass number
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Future experimental possibilities at R3B
40Ar primary beam (1010 s-1 , 1 Gev/A)
2nd beam cocktail (all unstable !)
GLAD
20O beam
Reaction products after target
AGATA
20 m
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SPIRAL 2 EURISOL
can be used as a post-accelerator with future
upgrade in energy
Driver light (heavy) ions
LINAG 100 AMeV - HI
Energy upgrade
SPIRAL 2
Production