Structure nucléaire au-delà du seuil d'émission neutron dans la région N=50 via différentes techniques de détection de neutrons à ALTO

Pour les noyaux situés loin de la vallée de stabilité, à mesure que le nombre de neutrons augmente, l’énergie disponible pour la décroissance β augmente elle aussi. Dans le même temps, l’énergie nécessaire pour enlever un neutron, aussi appelée seuil de séparation neutron Sₙ diminue. Ainsi, pour des rapports N/Z suffisamment grands, il devient possible de peupler des états excités localisés au-dessus du seuil d’émission neutron dans le noyau fils, une région consistant a priori en un continuum d’états (par définition des états non liés, de durées de vie très brèves) décroissant par émission d’un neutron. On appelle ce phénomène émission de neutron β-retardée. Pour les noyaux très exotique la décroissance peut même se produire au-delà du seuil d’émission de deux neutrons voire trois dans des cas exceptionnels. La probabilité pour que la séquence β-n se produise au cours de la décroissance radioactive, souvent notée P₁ₙ (dans le cas de β-2n, P₂ₙ, etc.) est une quantité dont la prédiction défie les meilleures descriptions théoriques actuellement disponibles. Ceci est lié à notre faible connaissance de la structure des états localisés au-delà du seuil d’émission neutron pour des noyaux loin de la stabilité, qui a elle-même pour origine la très grande difficulté de leur étude expérimentale directe nécessitant la mise en œuvre de moyens complexes de détection des neutrons. Pour preuve, les modèles expliquant l'émission du neutron, jusqu'alors basés sur des arguments statistiques ont récemment été remis en question pour certains noyaux proches des fermetures de couches, favorisant des modèles microscopiques prenant en compte des effets de structure. Le compteur de neutron à ³He TETRA a été utilisé à ALTO afin d'investiguer l'émission de deux neutrons β-retardée du ⁸⁴Ga. Les résultats ont été confronté à un modèle schématique prenant en compte des effets de structure afin de vérifier la validité de ce type de modèle dans la région N = 50. La réponse du détecteur TETRA a été étudiée via l'utilisation de simulations Monte-Carlo afin de développer de nouvelles méthodes permettant d'obtenir des informations sur le spectre en énergie des neutrons. Ces méthodes ont été appliquées afin de prédire l'énergie moyenne des neutrons β-retardés du ⁸²Ga. Enfin, dans le cadre d'une expérience de spectroscopie neutron à ALTO, le détecteur par temps de vol MONSTER a permis de vérifier la validité de ces nouvelles méthodes en mesurant directement le spectre en énergie neutron du ⁸²Ga.