Projet ANR-12-BS05-0013 – CLODETTE : Système de Détection avec Clover pour les Elélements Transfermium
Programme : Blanc - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (Blanc SIMI 5)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Araceli LOPEZ-MARTENS (Centre de Spectrométrie Nucléiare et Spectrométrie de Masse)
Partenaires : Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière; FLNR Flerov Laboratory of Nuclear Reactions; Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
Montant : 550000.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : CLODETTESystème de Détection avec Clover pour les Eléments Transfermium 
Spectroscopie des noyaux les plus lourdsLes objectifs du projet sont d'obtenir de nouvelles informations spectroscopiques sur des noyaux lourds riches en neutrons à l'extrémité supérieure de la charte des noyaux, sur lesquels très peu ou pas de données spectroscopiques sont disponibles. Ceci requiert un dispositif de détection de rayons gamma performant.
Transformation du système de détection de photons au plan focal du séparateur  SHELSNous allons équiper le plan focal du séparateur d'ions de recul SHELS avec un ensemble compact de détecteurs au Germanium composé de détecteurs tronconique de gros volume (dits Phase I) et  d'un détecteur trèfle (appelé clover). Ces détecteurs seront entourés de nouvelles enceintes anti-Compton, spécialement conçues afin de maximiser  le rapport signal sur bruit des détecteurs Germanium tout en maximisant leur efficiacité.
Résumé de la soumission : Un récent article du journal "La Recherche" d'avril 2011 est consacré aux "atomes ultralourds". Cela reflète bien qu’un des défis majeurs de la physique nucléaire moderne est de pousser l’étude des éléments au-delà de leur limite d’existence. Une question simple et pourtant fondamentale est : existe-t-il une limite au nombre de protons qu'un noyau atomique puisse contenir? Pour répondre à une telle question, la synthèse de nouveaux éléments avec un nombre de protons toujours plus élevé (Z=114 à 122), est motivée par la prédiction théorique d’un nouvel îlot de stabilité. En effet, les éléments très lourds sont un laboratoire unique pour étudier la structure et la dynamique nucléaire sous l’influence de forces de Coulomb importantes. Alors que les sections efficaces de production de noyaux superlourds sont très faibles, la production de certains noyaux avec un nombre de protons allant de Z=100 à Z=106 est suffisante pour obtenir des informations utiles sur leur structure nucléaire. L'étude spectroscopique par détection de rayons gamma et d'électron de conversion interne est le premier objectif du projet franco-russe GABRIELA (Gamma Alpha Beta Recoil Investigation with the Electromagnetic Analyzer VASSILISSA) lancé en 2003. La forte intensité de faisceau combinée avec l’utilisation de cibles d’actinide font de GABRIELA@VASSILISSA un projet unique au monde, complémentaire au projet S3 (Super Separator Spectrometer) de spectroscopie des noyaux lourds avec faisceaux ultra-intenses à SPIRAL2. La modernisation du séparateur VASSILISSA, financée par l’ANR dans le cadre du projet SHELS (Separator for Heavy Element Spectroscopy, ANR-06-BLAN-0034) va permettre d’atteindre des noyaux encore jusque là inaccessibles. L’objet de ce nouvel appel à projet concerne la transformation du système de détection gamma du plan focal de VASSILISSA en un dispositif dernier cri composé de détecteurs Germanium et de leurs boucliers anti-Compton. Cette tâche se fait en collaboration avec le Flerov Laboratory for Nuclear Reactions (Russie). Des résultats expérimentaux ont récemment montré le rôle crucial que joue une forte efficacité de détection lors de mesures en coïncidence pour la compréhension des schémas de décroissance complexes d'états isomériques de haut K, dont l'existence est favorisée dans cette région de masse. C'est pour cela que nous souhaitons fortement optimiser la détection des rayons gamma du dispositif GABRIELA par l'acquisition d'un détecteur germanium de type trèfle couplé à un ensemble de quatre détecteurs coaxiaux. Leur arrangement devra être le plus compact possible et chaque détecteur Germanium sera équipé d'un système de réjection anti-Compton de nouvelle géométrie afin de maximiser la compacité de l'ensemble pour une meilleure efficacité ainsi que le rapport signal sur bruit. Il est important de souligner que la collaboration franco-russe existe déjà au sein du programme scientifique du projet GABRIELA et a été soutenue par une convention JINR-IN2P3 renouvelée tous les ans depuis 7 ans. L’expertise en structure nucléaire des partenaires en présence n’est plus à prouver et d’ores-et-déjà donné lieu à de nombreuses publications et des exposés dans des conférences internationales. Enfin, le système de détection gamma ainsi conçu sera mutualisé avec le projet S3 à partir de la mi  2015.
Résultats : Nous avons réalisé toutes les simulations Geant 4 requises pour le projet et établi le cahier des charges pour chaque nouvel élément. Le détecteur clover CLODETTE a été commandé et livré en 2014. Ses performances en terme de résolution en énergie sont excellentes. La chambre à vide a été fabriquée et est en cours d'assemblage et de tests sous vide en Russie. Les nouvelles enceintes BGO devraient être livrées avant la fin 2015.
Perspectives : Le test sous faisceau du nouveau système de détection au plan focal de SHELS devrait se faire en novembre 2015 ou au printemps 2016.
Publications et brevets : Pas de production scientifique pour le moment (sauf des communications à des conférences et de réunions de collaboration).