Projet de recherche P4/18 (Action de recherche P4)
Les recherches menées dans le cadre de ce réseau PAI visent au développement et à l'utilisation des faisceaux d'ions radioactifs, accélérés pour la première fois à l'UCL en 1989, en vue : d'expériences d'importance cruciale pour l'astrophysique nucléaire et la physique nucléaire ; de l'interprétation théorique de leurs résultats, et en particulier de l'analyse de leur impact sur les modèles d'évolution stellaire et de leur apport à une meilleure connaissance de la structure nucléaire.
La compréhension de certains phénomènes stellaires explosifs, tels les supernovae, les novae et les sursauts X, nécessite la connaissance des propriétés de certaines réactions nucléaires où se trouvent impliqués des noyaux radioactifs. Ces propriétés peuvent être mesurées au moyen de faisceaux d'ions radioactifs de basse énergie, produits au moyen des 3 cyclotrons de l'UCL, ainsi que d'appareillages existants ou en cours de développement auprès de ces cyclotrons, tel un séparateur des produits de ces réactions nucléaires. Les recherches dans cette direction comportent : l'amélioration des propriétés des faisceaux déjà disponibles en termes d'intensité et de gamme d'énergie et le développement de nouveaux faisceaux ; la construction et la mise en service de nouveaux appareillages ; leur utilisation pour l'étude de réactions nucléaires d'intérêt astrophysique. Les résultats de ces expériences sont interprétés dans le cadre de modèles décrivant à la fois les processus réactionnels et les noyaux en interactions. Ils sont également introduits dans les "scénarios" bâtis par les astrophysiciens théoriciens pour décrire les phénomènes stellaires explosifs, et leur impact sur ces scénarios est analysé.
Une des orientations principales de la physique nucléaire à l'heure actuelle est l'étude des noyaux "exotiques", c'est-à-dire de noyaux radioactifs dont la composition, en termes de nombres de protons et/ou de neutrons, est très différente de celle des noyaux stables ou proches de la ligne de stabilité nucléaire. Parmi les phénomènes nouveaux que présentent ces noyaux "exotiques", figure l'existence d'un "halo" de neutrons, c'est-à-dire d'un "nuage" de neutrons de faible densité situé à grande distance du noyau. Ces phénomènes peuvent être étudiés en produisant des faisceaux de ces noyaux à "halo", par exemple de l'isotope lourd 6He de l'hélium, et en étudiant leurs interactions avec différentes cibles. Ces travaux comportent donc la production de tels faisceaux, des expériences sur leurs interactions et l'interprétation théorique des résultats au moyen de modèles décrivant ces noyaux à "halo".
Le partenariat mis en place dans le cadre de ce PAI permet de mener à bien ces études d'astrophysique nucléaire et de physique nucléaire, car il comporte : des équipes d'expérimentateurs de l'UCL, de la KUL et de l'ULB, ayant chacune une grande expérience dans une au moins des techniques à mettre en oeuvre (production et accélération de faisceaux d'ions radioactifs, étude de noyaux "exotiques", détecteurs de rayons g, de particules chargées et de neutrons, prise des données et analyse des résultats) ; et des théoriciens de l'ULB, ayant développé les modèles des noyaux et des réactions nucléaires concernés, ainsi que les "scénarios" astrophysiques des événements stellaires explosifs.
Des applications des travaux menés dans le cadre de ce PAI sont possibles dans le domaine de la physique de l'état solide.
