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Ganil : une nouvelle exploration de la fission nucléaire


Pour la première fois, une équipe de recherche a pu mesurer et identifier précisément les très nombreux noyaux « fils » issus de la fission de l'uranium 239. Cette prouesse a été rendue possible grâce aux équipements et aux faisceaux d'ions lourds uniques du Ganil.
Publié le 13 décembre 2019

Découverte il y a exactement 80 ans, la fission des noyaux atomiques produit une grande variété de noyaux plus légers et libère beaucoup d'énergie. Si la fission permet de produire près de 72 % de l'électricité en France, pour les physiciens nucléaires, elle est un outil d'investigation précieux de la matière à l'échelle femtométrique (10-15 m).

Au cours de la fission, le noyau « père » se fragmente en deux noyaux « fils » distincts. Pour un même père, il existe des centaines de combinaisons de fils possibles – associées à une probabilité pas toujours connue – l'ensemble formant un schéma appelé « distribution » de fission.

Après 80 années de recherche, la fission continue à défier les physiciens. Expérimentalement, l'identification des fils par leurs nombres de protons et de neutrons est difficile et a fortiori, la mesure de la probabilité associée à cette combinaison l'est également. Théoriquement, la modélisation microscopique complète de la fission se heurte à la complexité de la structure intrinsèque et de l'évolution temporelle du système qui fissionne.

Cependant, une collaboration européenne a pu mesurer pour la première fois la distribution complète des produits de fission de l'uranium 239, au Ganil à Caen. Un faisceau d'ions d'uranium 238 de basse énergie et de haute intensité a été dirigé sur une cible en béryllium 9 de manière à former des ions d'uranium 239 – par transfert d'un neutron – capables de fissionner. Grâce au spectromètre magnétique de grande acceptance Vamos, les chercheurs ont pu mesurer le nombre de neutrons et de protons de chaque produit de fission. Ils ont également pu préciser l'impact de la structure intrinsèque du noyau père sur le mouvement collectif des nucléons impliqués dans le mécanisme de fission.

Leurs résultats ouvrent la voie à la mesure de distributions complètes de fragments de fission pour un grand nombre de noyaux. Un programme ambitieux et compétitif qui devrait permettre de résoudre enfin l'énigme du mécanisme de fission.

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