A study of $^{11}$Be an $^{11}$Li halo nuclei by core breakup reactions
Etude des noyaux a halo de $^{11}$Be et $^{11}$Li par reactions de cassure du coeur
Abstract
The study of light nuclei with large neutron excess are very useful for the understanding
of nuclear matter far from stability. The neutron halo phenomenon has been observed for the
first time for Z < 10 nuclei in 80's : halo nuclei consist of a "stable" core (neutron separation
energy of about a few MeV) and one or two neutrons with a very low separation energy of
about a few hundred keV. Their wave functions can extend from the core at distances larger
than the main range of nuclear force. These halo nuclei have been studied by dissociation
reactions in which the neutron from the halo is detected in coincidence with the core. It has
been shown that the extraction of the halo wave function is strongly influenced by (i) the
reaction mechanism itself (ii) final state interactions.
In the present work, I used the core breakup reactions in which the halo neutron is
detected in anti-coincidence with the core to study the "Be and nLi halo nuclei. In this
channel, the neutron is supposed not participate to the reaction and then, when detected, to
carry out the same properties as in the halo nucleus.
The deduced widths of the neutron momentum distributions are different from the one
extracted from dissociation reactions. Nevertheless, they are in agreement with results
extracted from the core distributions and with the more recent theoretical models. From these
studies, it is also stressed that the properties of the core are essential to understand the halo
phenomenon. In particular, the correlation between the core vibrations and the halo neutron
are able to explain the emergence of the halo in nBe.
L'étude des noyaux éloignés de la vallée de stabilité a pour but de comprendre le
comportement de la matière nucléaire quand le rapport N/Z (N : nombre de neutrons;
Z : nombre de protons) est très différent de 1. C'est dans la région de Z < 10 qu'a été observé
pour la première fois, dans les années 80, le phénomène de "halo de neutron" : des isotopes
très riches en neutrons développent, autour d'un coeur "stable", un nuage neutronique
s'étendant à des distances supérieures à celles de la portée moyenne des forces nucléaires.
De nombreuses études ont été menées sur les noyaux à halo de 1 ou 2 neutrons comme le
"Be ou le nLi par réactions de dissociation où l'on détecte le(s) neutron(s) du halo en
coïncidence avec le noyau coeur (10Be ou 9Li). Mais, comme cela a été montré, ces réactions
sont affectées par les mécanismes de réaction et par des interactions dans l'état final, de sorte
que l'information obtenue n'est pas seulement caractéristique des propriétés du halo. Afin de
trouver une "sonde" plus propre, nous avons utilisé, sur les noyaux de nBe et ' Li, une
nouvelle voie de réaction appelée "cassure du coeur" où le neutron du halo est détecté en anticoïncidence
avec son coeur. Le neutron a alors de grandes probabilités de n'être que
"spectateur" de la réaction et ainsi ne pas être perturbé, sa distribution en moment nous
renseignant alors directement sur sa fonction d'onde à l'intérieur du noyau.
De nouveaux résultats ont été obtenus pour les deux noyaux étudiés. Ils sont en accord
avec des études réalisées sur les distributions en moment des noyaux coeurs dans les réactions
de dissociation et avec la plupart des modèles théoriques. Ces études ont aussi montré qu'une
bonne connaissance des propriétés des noyaux coeurs est indispensable à une meilleure
compréhension du phénomène de halo. Nous avons, en particulier, montré qu'un modèle de
couplage entre les vibrations du noyau coeur et le nucléon célibataire peut expliquer
l'apparition du phénomène halo dans le "Be en reproduisant son schéma de niveaux et
retrouver simultanément les niveaux d'énergies de son noyau miroir riche en protons "N.
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