Experimental studies of isospin transport and its influence in heavy ions collisions at Fermi energies
Etudes expérimentales du transport de l'isopin et de son influence dans les collisions d'ions lourds aux énergies de Fermi
Résumé
The study of fragmentation reactions produced in heavy-ion collisions has permitted major advances in the understanding of the dynamics and thermodynamics of nuclear matter and is still one of the most promising tools to constrain its equation of state. This fundamental feature in nuclear physics is also a crucial ingredient in the understanding of various astrophysical objects or phenomena : dynamics of supernovae explosion and structure of the remanent neutron star, or interpretation of signals coming from neutron star merger. Up to now, a crucial ingredient was missing in most fragmentation experiments : the isotopic composition of reaction products, it was only accessible for the lightest fragments with existing multi-detectors such as INDRA in GANIL. In this context, the FAZIA collaboration has developed a new generation detector able to measure the charge and mass of fragments up to Z=25 over a broad angular and energy range. Results of first experiments with FAZIA in stand alone mode have been published by the collaboration on the isotopic distribution of measured fragments. Now, twelve FAZIA modules are mounted in GANIL to replace the forward part of INDRA. This INDRA-FAZIA coupling is one of the most powerful detector to constrain the nuclear equation of state asymmetry term. The identification quality and large angular coverage also allow to investigate nuclear collision dynamics, clusterization process at low density, and light nuclei structure and decay modes. The first INDRA-FAZIA experiment at GANIL was performed in 2019. The main goal is to study the isospin tranport properties of nuclear matter by measuring the evolution of the N/Z equilibration between projectile and target of different initial isospin contents as a function of the collision centrality. In this contribution, I will present the context and first results of this experiment.
L’étude des réactions de fragmentation produites lors des collisions d’ions lourds a permis des avancées majeures dans la compréhension de la dynamique et de la thermodynamique de la matière nucléaire et reste l’un des outils les plus prometteurs pour contraindre son équation d’état. Cette caractérisation fondamentale de la physique nucléaire est également un ingrédient crucial pour la compréhension de divers objets ou phénomènes astrophysiques : dynamique de l’explosion des supernovae et structure des étoiles à neutrons, ou interprétation des signaux provenant de la fusion d’étoiles à neutrons. Jusqu’à présent, un ingrédient crucial manquait dans la plupart des expériences de fragmentation : la composition isotopique des produits de réaction. Elle n’était accessible que pour les fragments les plus légers avec les multi-détecteurs existants comme INDRA au GANIL. Dans ce contexte, la collaboration FAZIA a développé un détecteur de nouvelle génération capable de mesurer la charge et la masse de fragments jusqu’à Z=25 sur une large gamme angulaire et énergétique. Les résultats des premières expériences avec FAZIA en mode autonome ont été publiés par la collaboration sur la distribution isotopique des fragments mesurés. Aujourd’hui, douze modules FAZIA sont montés au GANIL pour remplacer la partie avant d’INDRA. Ce couplage INDRA-FAZIA est l’un des multi-détecteurs les plus puissants pour contraindre le terme d’asymétrie de l’équation d’état nucléaire. La qualité de l’identification et la grande couverture angulaire permettent également d’étudier la dynamique des collisions nucléaires, le processus d’agrégation à faible densité, ainsi que la structure et les modes de désintégration des noyaux légers. La première expérience INDRA-FAZIA au GANIL a été réalisée en 2019. L’objectif principal est d’étudier les propriétés de transfert d’isospin de la matière nucléaire en mesurant l’évolution de l’équilibre N/Z entre le projectile et la cible de différents contenus initiaux en isospin en fonction de la centralité de la collision. Dans cette contribution, je présenterai le contexte et les premiers résultats de cette expérience.
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