3.4 Les principales caractéristiques des produits de réactions profondément inélastiques 61
3.4.2 Distribution de masse des produits de collisions profondément inélastiques 66
L’asymétrie des rapports N/Z en voie d’entrée est relaxée avant tout réarrangement de masse entre les deux noyaux. La distribution de masse globale des produits de collisions profondément inélastiques, avant évaporation de particules, est donc directement liée à la distribution du nombre de protons Z.
3.4.2.1 Évolution des diagrammes de Wilczynski avec le nombre de protons
La figure 3.14 montre les diagrammes de Wilczynski observés selon le nombre de protons Z du quasi-projectile, dans la réaction40Ar(280 MeV) +58Ni[Gatt 75a]. Le cas Z = 19, qui présente un maximum très prononcé à θgr, est le plus favorisé pour les événements de type quasi-élastiques. Lorsqu’on considère les quasi-projectiles ayant un nombre de protons de plus en plus éloigné de celui du noyau incident, le maximum est de moins en moins prononcé et se déplace vers les petits angles, et vers une perte d’énergie plus importante. Pour des quasi-projectiles très éloignés, la
3.4. Les principales caractéristiques des produits de réactions profondément inélastiques
FIGURE3.13 – Distribution de masse mesurée à différents angles pour les isotopes de P, dans la réaction40Ar(280 MeV) +58Ni[Gatt 75a].
perte d’énergie constante, et la distribution angulaire très plate montrent que seules les collisions profondément inélastiques contribuent à la section efficace.
3.4.2.2 Évolution de la distribution angulaire avec le nombre de protons
La figure 3.15 [Agar 77] montre l’évolution de la distribution angulaire des quasi-projectiles détectés dans la réaction 40Ca (182 MeV) + 64Ni, selon le nombre de protons. Pour les quasi-projectiles dont le numéro atomique Z est proche de celui du noyau incident, on observe un max-imum de section efficace proche de θgr. Lorsqu’on considère des quasi-projectiles de plus en plus éloignés du noyau incident, le maximum se déplace vers θ = 0˚. Ce maximum est d’autant moins prononcé que le quasi-projectile est éloigné du noyau incident. Pour Z > 24 et Z < 13, la distribu-tion observée est quasiment plate.
3.4.2.3 Évolution de la distribution angulaire avec le degré d’inélasticité de la collision La figure 3.16 [Agar 77] montre la distribution angulaire des quasi-projectiles Z = 18 et Z = 14, pour différentes plages d’énergie cinétique, au cours de la réaction40Ca (182 MeV) + 64Ni. On constate que la distribution angulaire est d’autant plus plate que la relaxation de l’énergie est importante, quelle que soit la quantité de masse échangée au cours de la réaction.
Chapitre 3. Les mécanismes de réaction entre ions lourds aux énergies proches de la barrière Coulombienne
FIGURE 3.14 – Diagrammes de Wilczynski obtenus pour différentes valeurs du nombre de protons dans la réaction40Ar (280 MeV) +58Ni [Gatt 75a]. La section efficace (d2σ /(dE · dθ ))CM est donnée en µb/(MeV · rad).
L’étude des distributions angulaires permet ainsi de séparer les composantes quasi-élastique et relaxée. Pour les quasi-projectiles proches du noyau incident, la distribution angulaire observée est une superposition des distributions angulaires correspondant à chacune des deux composantes. Lorsqu’on considère des quasi-projectiles éloignés du noyau incident, la section efficace de trans-fert quasi-élastique devient négligeable, et la distribution observée correspond uniquement à des collisions relaxées. Les collisions profondément inélastiques se caractérisent donc par une distribu-tion angulaire des fragments relativement plate, avec un maximum "artificiel" de la secdistribu-tion efficace
3.4. Les principales caractéristiques des produits de réactions profondément inélastiques
FIGURE3.15 – Distribution angulaire des quasi-projectiles en fonction du nombre de protons Z, pour la réaction40Ca(182 MeV) +64Ni[Agar 77].
FIGURE 3.16 – Distribution angulaire des quasi-projectiles Z = 18 (à gauche) et Z = 14 (à droite) selon la perte d’énergie, pour la réaction40Ca(182 MeV) +64Ni[Agar 77].
à 0˚, du fait de la symétrie par rapport à l’axe faisceau. 3.4.2.4 Évolution de la section efficace avec la masse
La figure 3.17 [Gatt 75b] montre l’évolution de la section efficace pour les collisions pro-fondément inélastiques, en fonction du nombre de protons du quasi-projectile détecté, pour la réaction 40Ar (280 MeV) + 58Ni. La figure de gauche montre la section efficace différentielle
Chapitre 3. Les mécanismes de réaction entre ions lourds aux énergies proches de la barrière Coulombienne
dσ /dθ mesurée à différents angles. La figure de droite montre la section efficace intégrée sur tout l’angle solide, en supposant une distribution angulaire de forme exponentielle.
FIGURE3.17 – Mesure à différents angles de la section efficace différentielle dσ/dθ en fonc-tion du nombre de protons du quasi-projectile (à gauche) et secfonc-tion efficace totale (à droite), pour la réaction40Ar(280 MeV) +58Ni[Gatt 75b].
La distribution est presque plate pour une valeur de ∆Z = Zqp− Zpcomprise entre −4 et +2. Les quasi-projectiles correspondant à ∆Z > 2 n’ont pas pu être détectés dans cette expérience. Pour ∆Z < −4 la section efficace décroit exponentiellement lorsque Zqp décroit.
3.4.3 Section efficace totale et influence de l’énergie incidente
3.4.3.1 Influence de l’énergie incidente sur l’allure des diagrammes de Wilczynski
La figure 3.18 montre les diagrammes de Wilczynski obtenus pour des valeurs de Z plus ou moins éloignées du Z incident, dans les réactions 40Ca (182 MeV) + 64Ni(en haut) et 40Ar (280 MeV) + 58Ni (en bas). La figure de gauche correspond à un quasi-projectile proche du noyau incident (Z = 18 et Z = 19), et la figure de droite correspond à un quasi-projectile relativement éloigné (Z = 14).
On remarque que pour une énergie incidente plus faible, les composantes quasi-élastique et relaxée, que l’on peut observer sur la figure de gauche, se superposent partiellement. En effet, l’énergie correspondant aux collisions relaxées reste la même quelle que soit l’énergie incidente, alors que l’énergie correspondant aux collisions quasi-élastiques diminue. Lorsqu’on considère le cas d’un quasi-projectile éloigné du noyau incident, pour lequel la section efficace quasi-élastique devient négligeable, l’allure du diagramme de Wilczynski est la même quelle que soit l’énergie incidente.
3.4. Les principales caractéristiques des produits de réactions profondément inélastiques Ec m ( M e V ) θcm (°) Z=18 Z=19 Ec m ( Me V ) θcm (°) Z=14 Z=14
FIGURE 3.18 – Diagrammes de Wilczynski obtenus pour différentes valeurs de Z, dans les réactions 40Ca (182 MeV) + 64Ni (en haut) et 40Ar (280 MeV) + 58Ni (en bas). La section efficace (d2σ /(dE · dθ))CMest donnée en µb/(MeV · rad).
TABLE 3.3 – section efficace relative au différents processus de collisions lors des réactions
40Ca(182 MeV) +64Ni(Ecm/Bc= 1, 25) et40Ar(280 MeV) +58Ni(Ecm/Bc= 2, 05).
σtot σDIC σNC
40Ca(182 MeV) +64Ni 1060 315 ± 80 800 ± 100
40Ar(280 MeV) +58Ni 1850 700 ± 100 900 ± 120
3.4.3.2 Section efficace relative aux collisions profondément inélastiques
Le tableau 3.3 présentent la section efficace totale σtot, la section efficace relative à la forma-tion d’un noyaux composé σNC, et la section efficace pour les collisions profondément inélastiques σDIC, lors des réactions40Ca(182 MeV) +64Ni(Ecm/Bc= 1, 25) [Agar 77] et40Ar(280 MeV) +
58Ni(Ecm/Bc= 2, 05) [Gatt 75b]. Dans le cas premier cas, la séparation entre la composante quasi-élastique et la composante relaxée est peu marquée (voir fig. 3.18), et la section efficace présentée est la somme des deux contributions (σQE+ σDIC). La section efficace pour les collisions pro-fondément inélastiques n’est donc pas négligeable par rapport à la section efficace de formation d’un noyau composé, et la part de ces collisions augmente avec l’énergie incidente.
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