Geant4 simulations were performed to investigate the scintillation light distribution in a segmented Silicon-Photomultiplier (SiPM) based detector module, which is currently being developed for the upgraded Recoil Filter Detector (RFD). The goal is to replace conventional photomultiplier tubes (PMTs), whose performance degrades under high secondary electron rates, with SiPM arrays coupled to ultra-thin plastic scintillators. Two scintillator types (EJ-228 and EJ-214) and a \(4\times 4\) SiPM matrix were modeled, including detailed optical properties and interface definitions. Simulations of 20 keV secondary electron bunches show that for scintillator thicknesses up to about 25 \(\mu \)m, the generated light remains highly localized and is collected almost entirely by a single SiPM cell. The results show that the expected improvement in counting capability is possible thanks to detector segmentation, and provide guidance for the optimal design of future RFD modules. Published by the Jagiellonian University 2026 authors

Étude de la rétro décroissance gamma des isomères de fission des actinides avec le spectromètre nu-Ball 2: Les isomères de forme (IF) dans les noyaux d'actinides sont des états métastables formés dans le deuxième puits de potentiel super-déformé prolate, leur donnant une forme similaire à un ballon de rugby. Leur principal mode de désintégration est la fission spontanée. Cependant, une précédente expérience a présenté des preuves solides de l'existence d'une branche de rétro-décroissance γ concurrente, dépeuplant l'IF vers les états normalement déformés. Cette expérience, réalisée à GSI en 1989, a rapporté une section efficace relative de σᵧ prompts / σᵧ retardés = 10⁻⁴.L'objectif principal de cette thèse est de reproduire et d'affiner cette expérience en utilisant des technologies de pointe. À cette fin, le spectromètre nu-Ball 2 a été construit à la plateforme ALTO d'IJCLab puis caractérisé. Ce complexe spectromètre hybride permet une spectrométrie gamma à haute résolution grâce à ses 24 Clovers HPGe, ainsi qu'une capacité de calorimétrie permise par l'efficacité élevée et la bonne couverture angulaire des boucliers anti-Compton BGO et des 64 phoswich PARIS constituant le spectromètre.Les réactions ²³⁵U(d,p)²³⁶IIU et ²³²Th(d,*)²³¹⋅²³²⋅²³³Th ont été utilisées pour produire les IFs d'intérêt. Les principaux objectifs expérimentaux sont la spectrométrie à haute résolution a) des γ de la rétro décroissance de l'IF ²³⁶IIU, b) des γ prompts alimentant l'IF ²³⁶IIU à partir des états peuplés dans le puits de potentiel déformé et c) des éventuels γ de rétro décroissance des IFs encore inconnus dans les isotopes du thorium.Un résultat secondaire montre la première observation des γ prompts alimentant l'isomère K présent dans puits de potentiel normalement déformé ²³⁶IU, le reliant aux états peuplés par la réaction dans ce puits.Cependant, malgré une très bonne sensibilité expérimentale, les résultats de l'expérience de GSI n'ont pas été confirmés. Cela suggère que la taille de la branche gamma, si cette dernière existe, doit être inférieure à 10⁻⁴ et au mieux comparable à celle de la branche fission.Après une réanalyse des systématiques des demi-vies des IFs, il apparaît qu'il n'est pas nécessaire de postuler l'existence d'une branche gamma dans les isotopes de l'uranium, car leurs durées de vie suivent correctement la tendance sous-jacente avec la fissilité.La conclusion est que les IFs sont encore très mal compris et devraient être réexaminés en utilisant des techniques modernes afin de mieux comprendre la nature des états dans le deuxième minimum ainsi que leurs modes de désintégration.

An experiment to search for new excited states in the proton-rich nucleus \(^{57}\mathrm {Cu}\) was performed at the Heavy Ion Laboratory of the University of Warsaw. This nucleus, with one valence proton outside the doubly magic \(^{56}\mathrm {Ni}\) core, offers a sensitive test of Shell Model predictions in interplay with collective effects, and its structure is essential for the production of heavier elements in the astrophysical rp-process. A fusion–evaporation reaction was employed using an 85 MeV beam of \(^{32}\mathrm {S}\) ions incident on a \(^{28}\mathrm {Si}\) target. The emitted \(\gamma \)-rays, neutrons, and light charged particles were detected with the EAGLE, NEDA, and DIAMANT arrays, respectively. No \(\gamma \)-ray lines corresponding to \(^{57}\mathrm {Cu}\) could be identified. An upper limit for the \(^{57}\mathrm {Cu}\) production cross section was estimated as \(\sigma = 3~\mu \mathrm {b}\). Published by the Jagiellonian University 2026 authors

In nuclear fission, the primary fragments deexcite through the emission of neutrons and $\ensuremath{\gamma}$ rays. This prompt emission conveys information about the initial angular momentum and excitation energy of the fragments at scission and is therefore important for improved understanding and modeling of the fission process. A long-standing question is how much the angular momentum $J$ of a fragment is changed after scission due to the evaporation of neutrons. Though few experimental data are available, the consensus has been that the neutrons carry only a small amount of $J$ on average (around $0.5\ensuremath{\hbar}$ per neutron), while the majority (typically $6\ensuremath{\hbar}--7\ensuremath{\hbar}$) is removed via $\ensuremath{\gamma}$-ray emission. This consensus was recently challenged [I. Stetcu et al., Phys. Rev. Lett. 127, 222502 (2021)], instead suggesting values $>1.2\ensuremath{\hbar}$ per neutron. Since the question of how much neutron emission impacts $J$ is important for understanding fission fragment deexcitation, we seek here to put experimental constraints on this value. An experiment was carried out with the nu-Ball2 Ge detector array to perform $\ensuremath{\gamma}$-ray spectroscopy of fission fragments produced in the $^{238}\mathrm{U}(n,\mathrm{f})$ reaction. A spectroscopic method [Y. Abdelrahman et al., Phys. Lett. B 199, 504 (1987)] was employed to determine average angular momenta after neutron emission for even-even fission fragments. By simultaneously selecting $\ensuremath{\gamma}$ rays from both a particular fission fragment and its partner fragment, the total number of neutrons emitted could be deduced in each event. The average fragment ${J}_{\text{e}}$ is extracted from measurements of the yrast feeding pattern of the selected fragment. Here we investigate the dependence of this observable on the number of neutrons emitted by studying 53 different fragment pairs. The uncertainty weighted dependences of the average change in entry-line spin with the total number of neutrons emitted are $(\ensuremath{-}0.03\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.03)\ensuremath{\hbar}$ and $(\ensuremath{-}0.21\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.04)\ensuremath{\hbar}$ for the light and heavy fragments, respectively. These results are interpreted in combination with other recent works in the literature.