Coïncidences 17 Ne+p

Nous avons étudié les coïncidences entre un proton détecté dans MUST et un noyau ¹⁷Ne

détecté dans SPEG, en sélectionnant les événements correspondant à la réaction d’un noyau

de ²⁰Mg sur la cible. Le but est de vérifier si l’état non lié ¹⁸Na est formé. La mesure

expérimentale de la masse de ce noyau, ainsi qu’une estimation de sa largeur naturelle, sont en effet d’un intérêt capital pour l’étude de l’émission de deux protons par ¹⁹Mg. Ce noyau serait en effet l’état intermédiaire au cas où l’émission de deux protons de ¹⁹Mg s’effectuerait selon un mécanisme séquentiel.

Le spectre obtenu est montré sur la figure 4.15, et semble présenter deux pics. L’ajustement effectué sur ces deux pics donne une position à 24,190±0,05MeV et une largeur à mi-hauteur de 0,34±0,09MeV pour le premier pic et 25,04±0,06MeV pour la position et 0,54±0,13MeV pour la largeur du second. Si le premier pic correspond au niveau fondamental, il serait assez éloigné des prédictions de G. Audi (25,3MeV), de l’IMME (25,67MeV) et de Kelson-Garvey (25,76MeV). Deux interprétations pourraient expliquer cet écart. La première serait que nous avons là une manifestation du déplacement de Thomas-Ehrmann, décrit au paragraphe 2.1.1 du chapitre 1, qui fait que les prédictions de modèles tels que IMME ou Kelson-Garvey surestiment la masse du noyau considéré, en supposant négligeable les effets du potentiel coulombien sur la fonction d’onde du noyau non lié. Dans ce cas, le second pic correspondrait à un état excité, d’énergie de l’ordre de 800keV. Le noyau miroir ¹⁸N possède son premier état

Figure 4.13: Spectre en énergie d’excitation reconstruit pour des

événements de coïncidence ¹⁸Ne-proton, en sélectionnant ²⁰ Mg dans le faisceau. Le zéro est pris à la valeur de l’excès de masse de l’état fondamental de ¹⁹Na (voir texte). La courbe noire est le résultat d’un ajustement selon une loi gaussienne sur le pic observé expérimentalement.

Figure 4.14: Spectre en énergie de ⁸Li issu de l’étude par la réaction²⁴Mg(³He,

8Li)¹⁹Na avec un faisceau incident de ³He à 76,3MeV [Bene :75].

excité à 0,121MeV du fondamental et un deuxième à 0,575MeV. Le deuxième état supposé observé dans ¹⁸Na correspondrait alors à un état excité.

Une seconde interprétation peut être que le noyau fils ¹⁷Ne est produit dans son premier

état excité situé à 1,288MeV du fondamental, qui décroît par émission γ . Au cours de notre

calcul de la masse invariante, nous supposons que ¹⁷Ne est formé dans son état fondamental.

Comme nous ne pouvons pas détecter les photons issus de la désexcitation, ceci introduirait un décalage dans notre calcul de la masse invariante. Dans ce cas, le premier pic caractériserait une décroissance proton de ¹⁸Na vers le premier état excité de ¹⁷Ne, et le second

pic la décroissance proton vers le fondamental de ¹⁷Ne. Pour vérifier cette hypothèse, nous

avons calculé pour chaque événement l’excès de masse de l’état de départ, en supposant que

tous les noyaux de ¹⁷Ne formés l’étaient dans le premier état excité. Le spectre obtenu est

comparé aux données précédentes sur la figure 4.16. Si le premier pic s’expliquait par la formation du premier état excité de ¹⁷Ne, il devrait alors coïncider avec le second pic obtenu dans le spectre de la figure 4.15. On constate que ce n’est pas le cas. Un argument énergétique peut aussi amener à rejeter l’interprétation de ce pic par la décroissance vers le premier état

excité de ¹⁷Ne. En effet, l’énergie disponible pour le proton est dans ce cas beaucoup plus

faible que pour la décroissance vers l’état fondamental. En conséquence, ce canal de désintégration serait fortement défavorisé par rapport à celui de la désintégration vers l’état fondamental.

Figure 4.15 : Spectre en excès de masse reconstruit pour des

événements de coïncidences proton-¹⁷Ne en sélectionnant ²⁰Mg dans le faisceau. La courbe est le résultat d’un ajustement sur une somme de deux gaussiennes.

En conclusion, nous privilégions une interprétation du premier pic comme la formation de

l’état fondamental de ¹⁸Na. Le second pic correspondrait alors à un état excité situé à

0,850±0,109MeV. Ce décalage avec les prédictions des modèles semi-empiriques se retrouvent dans d’autres noyaux non lié voisins, comme ¹⁵F, ¹⁶F et ¹²O (cf. §1.1.3 du chapitre 1). Pour l’instant, il n’existe pas d’argument permettant de donner une explication définitive. On pourrait par exemple étudier les effets éventuels de couplage au continuum sur la masse à l’aide de calculs microscopiques.

Quelles informations sur le mécanisme de décroissance de ¹⁹Mg, par émission de deux

protons, pouvons-nous tirer de cette mesure de la masse de l’état fondamental de ¹⁸Na ? La

masse de ¹⁸Na mesurée serait inférieure aux prédictions citées précédemment. On ne peut tirer

une conclusion définitive, car la masse de ¹⁹Mg n’est estimée que via ces modèles

semi-empiriques. Par conséquent, le même effet pourrait être présent pour ¹⁹Mg. Toutefois, si nous

raisonnons maintenant avec la valeur prédite par Audi (31,95MeV) pour ¹⁹Mg, un processus

d’émission séquentielle de ¹⁹Mg, via la formation de ¹⁸Na, serait favorisée, car la masse totale de l’ensemble (¹⁸Na+p) serait inférieure à la masse du noyau père ¹⁹Mg (cf. fig. 4.17).

Figure 4.16 : Comparaison entre le spectre en excès de masse

reconstruit en prenant pour valeur de masse de ¹⁷Ne celle de l’état fondamental (histogramme en trait plein) et celle du premier état excité (histogramme en pointillés).