Simulations de la réaction
7.1 Le code de simulation
La simulation réalisée est un code Monte-Carlo écrit en Fortran, reproduisant le plus fidèlement possible la réaction de cassure étudiée et le dispositif expérimental. Dans le cas de la réaction C(8He,6He+n+n)X, la simulation peut être découpée en plusieurs étapes comme le montre le schéma 7.1.
7.1.1 Décroissance dans l’espace des phases
La décroissance à trois corps dans le cas de la réaction C(8He,6He+n+n)X se fait en tirant une énergie initiale sur le spectre Inputsimul, puis l’énergie et les moments de chaque fragment, dont la masse est connue, sont calculés suivant l’espace des phases, en répondant aux lois de conservation de l’énergie et de l’impulsion.
Il est bien sûr possible de choisir le nombre de fragments de la décroissance. Un passage par une résonance (par exemple passage par la résonance de l’état fonda-mental de l’7He dans la décroissance de l’8He vers l’6He) est également prévu, sous réserve de fournir l’énergie et la largeur de cette résonance.
120 Simulations de la réaction C(8He,6He+n+n)X
Fig.7.1 – Schéma de principe de la simulation.
7.1.2 Corrélations neutron-neutron
Parmi les trois fragments dont l’impulsion a été calculée précédemment, deux sont des neutrons. La simulation doit permettre de reproduire les corrélations entre ces neutrons afin d’étudier l’influence des interactions dans l’état final. Pour cela, la méthode du rejet est employée : une fonction de corrélation théorique Cnn est calculée, en fonction de la distance moyenne drms des neutrons dans l’état initial, paramètre libre du programme. Pour chaque événement, le moment relatif q des neutrons est calculé et une variable aléatoire a est tirée entre 0 et le maximum de la fonction de corrélation Cmax
nn . Si a est inférieur à Cnn(q), l’événement est conservé ; il est rejeté sinon. Il y a donc une déformation de la distribution du moment relatif des neutrons suivant Cnn.
Les dénominations Cnn et drms correspondent à celles définies dans le chapitre 3.
7.1.3 Passage dans le référentiel du laboratoire
Une fois les impulsions des différents fragments calculées, il s’agit maintenant de passer l’ensemble du système dans le référentiel du laboratoire pour envoyer les fragments vers les détecteurs.
La première étape est de passer dans le référentiel de l’8He après interaction dans la cible. Dans ce repère, le moment transféré au système lors de la réaction [Leco02] est pris en compte. Théoriquement, la largeur de l’impulsion de ce moment peut être calculée d’après la formule de Goldhaber [Gold74] :
σ = σ0
s
AF(AP − AF)
AP − 1 (7.1)
où AP représente la masse du projectile et AF celle du système final. σ0 vaut théori-quement 90 MeV/c mais doit être diminué pour les noyaux légers [Gold74].
Cepen-7.1 Le code de simulation 121
dant, dans le cas du système 6He+2n, les masses initiales et finales sont identiques ; le moment transféré est donc ajusté «à la main» pour reproduire les moments des données.
La deuxième étape consiste à passer dans le référentiel du laboratoire, en utilisant l’énergie du faisceau corrigée de l’énergie perdue dans une demi-cible et de l’énergie de séparation des neutrons.
A l’énergie du fragment de la réaction doit également être déduite la perte d’éner-gie dans la deuxième demi-cible. Cette perte d’énerd’éner-gie est négligeable pour les neu-trons, qui interagissent très peu dans cette cible.
7.1.4 MENATE
MENATE [Dese91] est un code Monte-Carlo écrit pour simuler l’interaction des photons et des neutrons de basse énergie dans le liquide scintillant NE213. Il prend en compte la géométrie des modules DéMoN, leur disposition dans l’espace ainsi que les différentes réactions possibles dans le scintillateur. Ce code suit chaque neutron dans le système de détection jusqu’à ce qu’il en sorte ou qu’il soit arrêté. Il permet de connaître la charge déposée et la nature de l’interaction, ainsi que le temps de vol et bien sûr le détecteur touché. En revanche, il ne prend pas en compte tout ce qui n’est pas le milieu scintillant, comme les supports des détecteurs ou la chambre à réaction. Tous ces éléments ont cependant été conçu pour minimiser leur impact. A la suite de MENATE, dans le cas de plusieurs neutrons en coïncidence, le filtre anti-diaphonie (paragraphe 6.1.1.3) est appliqué, de la même manière que pour les données.
7.1.5 Les résolutions
La résolution du détecteur DéMoN est prise en compte dans le code MENATE. Celle en énergie dépend non seulement de l’incertitude sur la distance pour le calcul du temps de vol, mais aussi de l’incertitude sur la mesure du temps. La somme quadratique de ces deux contributions donne une résolution en énergie de l’ordre de 5%. La résolution en position concerne l’incertitude liée à l’angle de détection du neutron. La position du neutron est en effet prise au centre de la surface d’entrée du module.
Les résolutions en position et en énergie de CHARISSA sont elles aussi prises en compte dans le programme de simulation. La position du fragment chargé ainsi que son énergie sont déterminées à partir des moments issus de la décroissance de l’espace des phases et après passage dans le référentiel du laboratoire. A ces valeurs est ajoutée une quantité tirée aléatoirement suivant une gaussienne dont la largeur dépend des résolutions expérimentales (de l’ordre de 1 mm pour la position et 0,6% pour l’énergie (Si+CsI)). Les moments sont ensuite reconstruits avec ces nouveaux paramètres.
122 Simulations de la réaction C(8He,6He+n+n)X
7.1.6 Reconstruction de l’événement
Après toutes ces étapes, la simulation donne les moments du fragment et du ou des neutrons en coïncidence, exactement de la même manière que pour les données. Il est alors possible de calculer les observables identiques, avec une nouvelle transfor-mation vers le centre de masse pour certaines d’entre elles, afin de comparer données et résultats des simulations.