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Au Ganil
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l'expérience
NEEC : excitation nucléaire par capture électronique |
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Dans les plasmas, un processus d’excitation
nucléaire majeur est l’excitation par capture
électronique. Un électron libre est capturé
sur une couche atomique où se trouve un emplacement
électronique vacant et il cède son excédent
d’énergie au noyau qui s’excite. Ce phénomène
est prédit théoriquement mais n’a encore
jamais été mis en évidence expérimentalement.
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Une expérience dédiée
à son observation a été proposée,
en collaboration avec le Groupe de Physique des Solides de
l’Université Paris VII, l’Institut de Physique
Nucléaire de Lyon, le CEA Saclay, le CIRIL, le GANIL,
le CENBG et le GSI Darmstadt. Cette proposition a été
acceptée par le comité d’expérience
(Program Advisory Committee) du GANIL en janvier 2003. Elle
a été réalisée en septembre 2004
et son dépouillement est en cours.
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L’expérience poursuit deux
objectifs :
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Apporter la preuve expérimentale
de l’existence du NEEC ;
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Valider les calculs
des sections efficaces utilisées actuellement.
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L’expérience est conçue
en cinématique inverse : un faisceau de noyaux de fer
57 complètement ionisé, susceptibles d’être
excités par NEEC, traverse une cible d’électrons.
Si le NEEC se produit dans la cible, le noyau de fer se retrouve
dans l’état 25+. La désexcitation
par conversion interne est possible, ramenant l’atome
de fer dans l’état 26+.
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Le principe de la mesure consiste à
compter les atomes de fer qui traverse un premier dipôle
dans l’état 25+, puis un second dipôle
dans l’état 26+, ce qui correspond
au noyau excité par NEEC dans la cible, et dont la
désexcitation par conversion interne survient entre
les deux dipôles.
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La cible est en fait un monocristal de
silicium. Si le faisceau de fer est parfaitement aligné
avec un plan du cristal, il n’interagit pas avec les
atomes du réseau cristallin, mais seulement avec les
électrons de valence du cristal.
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La source principale de bruit de fond
de l'expérience vient des noyaux qui effectuent une capture
électronique radiative dans le cristal. L'énergie cédée par
l'électron capturé est emportée par l'émission d'un photon
sans produire d'excitation nucléaire. Ce phénomène est environ
107 fois plus probable dans le cristal qu'une capture
NEEC. Il peut générer des événements comptabilisés à la sortie
des dipôles si l'atome Fe25+ perd son électron
entre les deux dipôles par un choc avec le gaz résiduel. L'estimation
du bruit de fond, en prenant en compte tous les phénomènes
produits, est de 2.10-9. En mesurant le taux de
comptage à l'énergie de la résonance et à ±3σ de celle-ci,
nous espérons valider le processus NEEC et améliorer
sa compréhension.
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