Coïncidences 15 O+2p

Le ¹⁷Ne est un noyau lié, la mesure des coïncidences ¹⁵O+2p permet d’étudier la

décroissance par émission de protons de ses états excités. L’état excité à 1,288MeV est un cas particulièrement intéressant car il serait susceptible de décroître par émission de deux protons

isotrope ou ²He [Chro :97]. Nous avons vu (cf. 1.3.7.2) que cette hypothèse résulte de la

mesure d’un taux de décroissance γ inférieure aux prédictions.

Deux spectres ont été reconstruits (cf. fig. 4.21) : le spectre (a) correspond à la reconstruction complète de l’excès de masse à partir des trois éjectiles détectés ; le spectre (b) correspond à une reconstruction partielle de l’excès de masse à partir d’un des deux protons

détectés, pris au hasard, et le noyau résiduel ¹⁵O . Sur le spectre (a), on n’observe pas

d’événements à la position du premier état excité de ¹⁷Ne, ce qui indique qu’aucun

événements correspondant à une décroissance par émission de deux protons n’est détecté. En revanche, un pic est visible aux alentours des premiers états excités au-dessus du seuil

d’émission proton de ¹⁷Ne, dont le schéma de niveau est donné sur la figure 4.22 [Guim :95]

avec les valeurs d’excès de masse de chaque état. Comme la décroissance séquentielle est énergétiquement permise, l’interprétation la plus probable est que ces états décroissent par émission d’un proton vers¹⁶F, non lié, qui va donc décroître à son tour en émettant un proton. Sur le pic de reconstruction de l’excès de masse partielle, un pic est visible à une position qui

coïncide avec la formation de ¹⁶F dans son état fondamental ou un de ses premiers états

excités (cf. schéma de niveau donné au 4.1.2). Il semble que nous détectons des événements

de décroissance séquentielle à partir d’un état excité de ¹⁷Ne, au-delà du seuil d’émission

proton. En revanche, aucun événement correspondant à la formation de l’état excité à 1,288MeV (excès de masse de 17,8MeV) et qui signerait une éventuelle décroissance par émission ²He n’est observée.

Figure 4.21 : (a) Spectre de l’excès de masse reconstruit pour les

trois particules détectés (¹⁵O et les deux protons). (b) Spectre de l’excès de masse partiel reconstruit avec un des deux protons détectés et ¹⁵O. 17,778 16,490 18,254 18,398 19,533 19,255 19,103 20,977 20,500 20,203 20,038 21,631 22,856 22,622 22,212 17Ne S_p=17,98 18,69 17,969 18,393 18,162 16F+p 15O+2p 17,433 21,727 21,839 22,341

Le spectre bidimensionnel en énergie des protons dans le référentiel du centre de masse de 17

Ne a été reconstruit (cf. fig. 4.23). On peut diviser les événements observés en trois catégories (cf. fig. 4.21 et 4.22). Dans l’hypothèse d’une décroissance séquentielle, ces catégories peuvent s’interpréter de la façon suivante :

• Le premier type d’événements correspond au cas où les deux protons ont des

énergies voisines et assez faibles (de l’ordre de quelques centaines de keV) dans le centre de masse. Ils correspondent à la décroissance des premiers états excités de 17

Ne, au-dessus du seuil d’émission proton (excès de masse inférieur à 20MeV) via l’état fondamental ou l’un des premiers états excités de ¹⁶F. Pour ces événements, l’énergie d’émission du second proton de décroissance est effectivement assez proche de celle du premier (cf. schéma de niveau de la figure 4.21).

• Un second type d’événements correspond au cas où l’un des protons a une énergie

comprise entre 2 et 6MeV tandis que l’énergie de l’autre est inférieure au MeV. On détecte ici des événements de décroissance, par émission de deux protons, d’états de ¹⁷Ne, situés à des énergies d’excitation plus élevées (excès de masse supérieur à

20MeV), via les premiers états de ¹⁶F. Dans ce cas en effet, l’énergie disponible

pour le premier proton émis est plus élevée, celle du deuxième restant inchangée par rapport au cas précédent.

• Un troisième type d’événements correspond à ceux où les deux protons sont émis à

des énergies comprises entre 3 et 4MeV. Ceux-ci correspondent à des transitions

d’états fortement excité de ¹⁷Ne (états observés à des valeurs d’excès de masse

compris entre 23 et 24MeV sur le spectre 4.21a), via des états excités de ¹⁶F d’excès de masse autour de 14MeV.

Figure 4.23: Spectre bidimensionnel de l’énergie des deux

protons dans le centre de masse détectés pour les événements de coïncidences ¹⁵O+2p.

Pour confirmer l’hypothèse d’une décroissance séquentielle, nous avons également construit une distribution en angle relatif des deux protons dans le centre de masse à trois particules. La distribution obtenue est donnée sur la figure 4.24. L’allure globale se rapproche d’avantage d’une distribution isotrope, mais on observe toutefois la formation d’un pic aux alentours de 50°. Nous avons comparé cette distribution expérimentale aux calculs de simulation, en considérant les trois mécanismes possibles pour l’émission de deux protons pour l’état à 2,63MeV (excès de masse de 19,1MeV) d’énergie d’excitation de ¹⁷Ne. Cet état a été choisi, car il serait dans un bon état de spin et de parité (5/2 ou 7/2)^- [Guim :95], pour pouvoir décroître selon une émission ²He. Pour simuler cette dernière, nous avons utilisé pour le terme ε la même distribution que celle utilisée pour l’étude du cas de ¹⁹Mg (voir chapitre 3). L’émission séquentielle a été simulée en supposant que l’état intermédiaire est l’état

fondamental de ¹⁶F. L’hypothèse d’une décroissance par émission séquentielle ou par

émission non corrélée pure se rapproche le plus de l’allure de la distribution expérimentale sans toutefois la reproduire complètement, notamment autour de 50°. La distribution obtenue en supposant une décroissance selon une émission ²He pure est quant à elle en désaccord avec les données. Le résultat est illustré sur la figure 4.24 où nous avons effectué une normalisation arbitraire. La barre d’erreur est purement statistique. On peut néanmoins pencher pour une dominance du processus séquentiel, par rapport aux deux autres mécanismes. En effet, vue l’allure des deux spectres de la figure 4.20, on forme des états excités de ¹⁷Ne au-dessus du seuil d’émission proton (cf. figure 4.21a), et des états de ¹⁶F (cf. figure 4.21b).

Figure 4.24: Distribution de l’angle relatif entre les deux protons dans le

référentiel du centre de masse des trois particules, comparée aux résultats donnés par la simulation dans le cas d’une émission séquentielle (traits pointillés longs), d’une émission ²He (ligne en point-tiret alterné) et d’une émission non corrélée (points) de l’état d’excès de masse 19,1MeV.

Nous avons donc tenté d’interpréter les données comme un mélange d’événements

provenant d’une émission ²He et d’une émission séquentielle. Dans cette hypothèse, la

combinaison qui reproduit au mieux nos données correspond à un taux de décroissance

d’environ 35% d’émission ²He et 65% d’émission séquentielle, ce qui indiquerait donc de

manière surprenante, l’existence d’une voie de décroissance ²He. Ces résultats sont illustrés sur la figure 4.25.

Pour confirmation, nous avons comparé les spectre bidimensionnels de l’énergie des deux protons dans le centre de masse, respectivement obtenus pour des angles compris entre 45° et 65° et entre 90° et 110°. Le résultat est illustré sur la figure 4.26. On n’observe pas dans le spectre, correspondant à la sélection aux bas angles, un excès de protons d’énergies voisines (autour du MeV). Il ne parait donc pas possible de conclure de manière définitive quant à

l’existence d’une possible voie de décroissance par émission ²He ou non corrélée de l’état

d’excès de masse 19,1MeV. On constate sur les spectres en excès de masse reconstruit pour cette région en angle (cf. fig. 4.27), qu’on forme des états autour de 18 et 21MeV d’excès de

masse. L’observation du pic caractéristique de ¹⁶F confirme que le processus séquentiel est

dominant. Toutefois, l’hypothèse n’est pas totalement à exclure pour d’autres états excités de 17

Ne entre 19,1 et 21,6MeV d’excès de masse. En effet, on est, dans le cas de l’étude des états excités de ¹⁷Ne, situés au-dessus du seuil, dans une configuration assez semblable à celle

Figure 4.25: Comparaison de la distribution expérimentale en angle relatif

des deux protons dans le centre de masse en combinant l’émission séquentielle (65%) et l’émission ²He (35%) (courbe noire). La courbe en traits pointillés longs correspond aux 65% de l’émission séquentielle, celle en trait-point alterné aux 35% de l’émission ²He.

Figure 4.26: Spectres bidimensionnels de l’énergie des protons dans le

référentiel du centre de masse des trois particules, obtenu pour deux intervalles de valeur de l’angle relatif des deux protons (voir texte).

Figure 4.27: Spectres en excès de masse total (en haut) et partiel

reconstruits pour des événements (¹⁵O+2p) où l’angle relatif entre les deux protons dans le centre de masse est compris entre 45° et 65°.

rencontrée pour ¹⁸Ne [Góme :01]. Il existe un gap important entre le troisième et le quatrième

état excité dans ¹⁶F, ce qui ouvrirait une voie de décroissance par émission ²He ou par

émission non corrélée pour des états de ¹⁷Ne dont l’excès de masse est compris entre 19,1 et 21,6MeV. Mais pour déterminer le (les) candidat(s) possible(s) parmi ces états, il serait au préalable nécessaire de déterminer leurs spins et leurs parités, qui ne sont pas connus à l’heure actuelle.