– SHELS

Dans le noyau atomique, un nombre fini de nucléons s'organisent en une structure cohérente via une interaction dont la description devra, à terme, être reliée à la Chromodynamique Quantique. Toutefois, cet ambitieux programme est loin d'être réalisé. La nature du potentiel effectif inter nucléons est encore très mal connue, malgré les progrès continus de ces 30 dernières années. La démarche dans laquelle la théorie oriente les choix expérimentaux qui en retour contraignent la théorie s'est révélée particulièrement efficace pour asseoir nos connaissances actuelles sur la structure du noyau. C'est dans cet esprit que nous proposons le présent projet. Il vise l'exploration d'un domaine quasi vierge de données expérimentales : celui des éléments transfermium (nombre de protons Z > 100), à la limite supérieure des charges et des masses atomiques. La synthèse d'éléments nouveaux est une des perspectives les plus ambitieuses en structure nucléaire. Explorer les limites de la charte des noyaux n'est pas seulement un défi scientifique mais aussi un défi technologique. En effet, les derniers éléments découverts (Z=111, 112, 113, 114, 115, 116 et 118) ont des sections efficaces de production extrêmement faibles et l'identification d'une poignée d'événements requiert des temps d'irradiation très long (plusieurs mois). Heureusement, des informations toutes aussi importantes sur la structure des éléments dits super lourds peuvent provenir de l'étude d'éléments plus légers déformés (Z~100-106). Les sections efficaces de production de ces noyaux sont plusieurs ordres de grandeur supérieures rendant possibles les études spectroscopiques. Les études spectroscopiques des éléments lourds ont commencé dans le monde et font l'objet d'une forte compétition. Récemment, nous avons organisé une collaboration franco-russe afin de réaliser une série d'expériences originales auprès du séparateur VASSILISSA, installé au cyclotron U400 du FLNR au JINR, Dubna. Ce qui rend notre approche unique par rapport à celle de nos principaux concurrents (Argonne, Jyväskylä et GSI) est l'utilisation de réactions de fusion chaude sur des cibles d'actinides radioactifs. Un ensemble nouveau de noyaux très lourds devient alors accessible à l'observation. Les objectifs scientifiques de notre projet ont été approuvés par le Conseil Scientifique de l'IN2P3 et par les instances similaires du JINR. Une première campagne de validation de l'appareillage au plan focal de VASSILISSA a eu lieu en septembre 2004. Une 2ème campagne s'est déroulée en 2005 et une 3ème campagne est prévue à l'automne 2006. Notre ambition est d'ouvrir le champ d'études des propriétés collectives et dynamiques des noyaux lourds en complétant les expériences de radioactivité au plan focal par des mesures de spectroscopie prompte autour de la cible de production. Celles-ci requièrent des faisceaux moins intenses et donc des temps d'irradiation plus longs. Cette phase ne peut donc pas se faire dans le temps qui peut nous être imparti auprès du cyclotron U400. Or en 2007, l'autre cyclotron du FLNR, U400M, sera modifié pour qu'il puisse fournir des faisceaux d'énergie à la barrière Coulombienne. Une chance unique est ainsi offerte à la collaboration GABRIELA : la possibilité d'équiper une ligne de faisceau avec un appareillage dédié sur le U400M et par conséquent, d'accroître le temps de faisceau annuel disponible pour notre programme de physique, qui, rappelons-le, ne peut s'effectuer nulle part ailleurs au monde. Ce projet consiste à mettre au point et à construire un nouveau séparateur d'ions de reculs auprès duquel des mesures de spectroscopie prompte autour de la cible et des mesures de décroissance pourront se faire dans les meilleures conditions. Le design des différents éléments sera réalisé conjointement par les membres de la collaboration, selon leur degré d'expertise. La disponibilité, unique à Dubna, de faisceaux stables intenses et de cibles radioactives permettra à la collaboration d'accéder à u.