Dynamique de collisions nucléaires aux énergies ISAC-II et GANIL (10 à 90 MeV/nucléon)

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Nos activités de recherche en physique subatomique ont comme objectif principal des expériences originales pour tirer avantage des nouveaux faisceaux offerts pour la recherche à ISAC (TRIUMF), dans le but d'étudier la dynamique des réactions entre noyaux relativement légers. Une connaissance approfondie des propriétés générales de la matière nucléaire est d'intérêt autant en astrophysique qu'en physique nucléaire. Les collisions entre ions lourds sont une voie privilégiée pour avoir accès à des phénomènes qui relèvent de ces propriétés. La base de l'approche est le potentiel nucléaire lui-même. En effet, un terme important de l'expression analytique utilisée pour décrire les propriétés du potentiel consiste à exprimer le rapport entre le nombre de neutrons et de protons qu'un noyau peut avoir, car l'interaction nucléaire est régie de manière appréciable par cette propriété. Nous désirons donc sonder ces propriétés en utilisant différents noyaux instables, disponibles à ISAC, comme projectiles pour engendrer les collisions. Ces projectiles, ayant des rapports de nombre de neutrons à celui des protons qui peuvent avoir jusqu'à une différence de 50%, vont provoquer des réactions entre noyaux qui auront différentes particules émises en proportions variables. L'ensemble des détecteurs utilisés pour identifier ces particules et en mesurer l'énergie s'appelle Héracles. Ce multidétecteur a près de 80 détecteurs disposés à différents angles pour permettre une détection aussi complète que possible de toutes les particules produites dans chaque événement, afin de reconstituer les collisions une par une. Ces détecteurs sont des scintillateurs plastiques, des cristaux de CsI et de BaF2 qui sont aussi des scintillateurs, et des cristaux de silicium. Ils sont regroupés et montés aux différents angles selon leurs propriétés de détection comme leur capacité à arrêter les particules de différentes énergies, les particules légères ou les noyaux plus lourds qu'ils peuvent identifier, et leur résolution en énergie. L'analyse des données ainsi recueillies pour des milliers de collisions permet d'extraire des distributions de certaines observables qui peuvent être comparées aux prévisions de modèles dont les paramètres, habituellement variables, pourront faire saisir leur justesse de prédiction par rapport aux propriétés physiques réelles déduites des résultats expérimentaux. Plusieurs étudiants de maîtrise et doctorat tirent profit de ces activités dans leur formation. D'un autre côté, notre association avec la Collaboration internationale INDRA dont nous sommes membre a permis d'élargir considérablement les champs de données expérimentales auxquelles nous avons accès et surtout de varier les expériences à réaliser. Avec des chercheurs du GANIL, les liens de collaboration se concrétisent de différentes façons, comme des participations réciproques à des expériences et des analyses, des cosupervisions de thèses qui se définissent par des cotutelles (double diplômation) entre l'université Laval et des universités françaises, des séjours financés par des programmes France-Québec, etc. Comme ce contexte offre un cadre de formation exceptionnel pour les étudiants, il faut le maintenir. Il est donc nécessaire non seulement de continuer mais d'accroître ces possibilités, afin de favoriser encore plus les échanges GANIL-TRIUMF en passant par des collaborations bien établies dans les universités. La présente demande de subvention a donc comme principal objectif ce support capital pour notre programme. Un autre volet du programme incorpore les applications médicales de différentes manières, soit par des collaborations occasionnelles, soit par des projets spécifiques, avec des collègues de notre département.