La thématique de la fission nucléaire se focalise sur le phénomène durant lequel un noyau lourd se scinde en deux voir trois fragments. Ce processus, découvert en 1939, est à l’origine de l’énergie produite dans les réacteurs nucléaires actuels. Sa caractérisation précise est un enjeu crucial pour la maîtrise des applications technologiques y faisant recourt. Par ailleurs, de nombreuses questions fondamentales sur le cœur même de ce processus restent d’actualité.
L’exploration théorique et expérimentale de la fission est un élément incontournable des activités du LMCE. Le développement d’une théorie prédictive et quantitative de la fission reste l’un des défis les plus difficiles de la physique nucléaire. Elle fait face à la résolution d’un problème à N corps, dépendent du temps et comprenant de nombreuses voies de réactions ouvertes. Les effets de superfluidité et de mouvement collectifs des nucléons y sont prépondérants. Nos efforts portent sur la description des propriétés statiques d’un noyau fissionant via une approche Hartree-Fock-Bogoliubov, la prédiction de rendements de fission via des modèles statistiques et encore la simulation de la dynamique de fission basée sur la théorie du champ moyen dépendant du temps ou sur le formalisme des coordonnées génératrices. Ces travaux font l’objet de partenariats avec l’IRESNE (CEA), l’IRFU (CEA), l’IJCLab (CNRS) et le Lawrence Livermore National Laboratory (USA). Une partie de l’activité est enfin dédiée à l’amélioration des modèles de section efficace de fission en lien étroit avec nos activités sur les réactions nucléaires.
L’activité expérimentale associée vise à mesurer les sections efficaces de fission, les distributions des fragments de fission et à caractériser la désexcitation de ces derniers par l’émission de neutrons et rayons gamma. Notre laboratoire est expert dans les mesures de rendements de fission en cinématique inverse, dans lesquelles c’est le noyau fissionnant qui est accéléré et envoyé sur une cible. Cette technique s’affranchit des difficultés d’identification de la charge des fragments de fission rencontrées en cinématique directe (faisceau de neutron sur une cible de noyaux lourds). Ce type d’expérience est mené au GSI (Allemagne) et au GANIL (Caen) dans le cadre de collaborations internationales. Un autre volet se focalise sur des mesures de précision de l’énergie et des multiplicités des neutrons prompts de fission au LANL (USA) en partenariat avec les équipes locales. Cette activité s’enrichit de mesures de sections efficaces de fission sur la même ligne de faisceau. Concernant l’émission gamma, le LMCE mène des campagnes de mesure des spectres en énergie des gammas prompts de fission qui nous informent sur les fonctions de force gamma des fragments. Enfin, des mesures de calorimétrie gamma pour la fission induite permettent d’améliorer notre connaissance du nombre moyen de rayons gamma émis par fission.