CE31 - Physique subatomique et astrophysique

Dispositif pour l'extraction et la neutralisation rapide des ions radioactifs pour S3 – FRIENDS3

Résumé de soumission

Nous proposons une amélioration de l’arrêt, de l’extraction et de la neutralisation des ions radioactifs dans des cellules à gaz dans le but d’élargir les études de structure nucléaire par spectroscopie laser dans un jet de gaz. Le projet FRIENDS3 vise à développer les techniques de neutralisation nécessaires et de concevoir une cellule à gaz rapide pour étudier les isotopes de courte durée de vie produits par le Super Separator Spectrometer (S3), qui est un séparateur de produits de fusion-évaporation proche de mise en service à l’installation SPIRAL2 au GANIL. Le projet se déroulera dans le contexte de la Ligne de Basse Energie de S3 (S3-LEB), une expérience qui réalisera des mesures de spectroscopie laser, spectroscopie de décroissance et spectrométrie de masse sur les produits de S3 arrêtés dans une cellule à gaz, neutralisés et extraits dans un jet supersonique. La version actuelle de la cellule à gaz de S3-LEB a un temps d’extraction autour de 500 ms, qui empêche l’étude des noyaux de très courte durée de vie. En plus, l’efficacité de neutralisation, nécessaire pour pouvoir les interroger par des lasers, dépend de l’intensité du faisceau S3, ce qui peut être une limitation pour les faisceaux très rares.

L’objectif général du projet FRIENDS3 est d’améliorer les deux paramètres clés de la cellule à gaz: l’extraction rapide et la neutralisation efficace. Pour l’extraction on vise d’utiliser le drift rapide des ions hors de la région d’arrêt dans un champ électrique, tandis que pour maintenir l’habilité de la cellule à gaz de livrer des atomes neutres pour la spectroscopie laser, on va étudier une série de méthodes de neutralisation à appliquer juste avant la sortie des espèces radioactives de la cellule. Le projet suivra deux approches. D’un côté, on effectuera une série de simulations détaillées des différentes solutions possibles avec des logiciels de dernière génération. De l’autre côté, on construira un banc de test hors ligne avec une géométrie simplifiée, permettant de tester l’extraction rapide et sa dépendance des paramètres opérationnels de la cellule à gaz, d’étudier et de caractériser les différents mécanismes de neutralisation et de prouver la faisabilité du couplage entre les deux composants fonctionnels de la cellule.

S3 produira des intensités record des noyaux déficients en neutrons, offrant des nouvelles opportunités pour la recherche des isotopes exotiques et pour mieux contraindre l’interaction nucléaire et l’évolution des phénomènes de structure nucléaire dans les noyaux proches de la dripline des protons. FRIENDS3 améliorera de façon significative l’installation S3-LEB et réalisera le potentiel entier de production de S3.

Coordination du projet

Vladimir Manea (Laboratoire de physique des 2 infinis – Irène Joliot-Curie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Laboratoire de physique des 2 infinis – Irène Joliot-Curie

Aide de l'ANR 359 508 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2021 - 36 Mois

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