Résumé

Nous avons présenté le principe de la méthode de substitution dont la philosophie est de permettre, au moyen d'une réaction de transfert, l'étude de noyaux composés diciles d'accès par absorption d'un neutron à cause, notamment, de la radiotoxicité de la cible. L'analyse des données expérimentales a pour objectif l'extraction des probabilités de désexcitation des noyaux composés.

L'hypothèse de Bohr stipule que le processus se déroule en deux étapes totalement indépendantes : l'étape de formation du noyau composé après l'échange de particules entre le projectile et la cible, et l'étape de désexcitation du noyau dont la probabilité de désexcitation est mesurée expérimentalement. Dans le cadre de cette hypothèse, la méthode de substitution se base sur l'hypothèse que la section ecace induite par neutron s'exprime comme le produit de la section ecace de formation du noyau composé après absorption d'un neutron (calculée par modèle optique) par la probabilité de désexcitation mesurée.

La formation d'un noyau composé est loin d'être évidente pour certaines réactions de transfert, puisque la détection d'un éjectile ne signe pas forcément la formation d'un noyau composé. La contribution de la formation d'un noyau composé pour ces réactions doit être estimée par calculs.

Les états de spin-parité des noyaux composés formés par réaction induite par neutron et par méthode de substitution ne sont à priori pas les mêmes. Or les probabilités de désexcitation sont dépendantes des états de spin-parité, du moins, sur une certaine plage en énergie. Par conséquent, des écarts entre les sections ecaces déterminées par les deux méthodes de mesures peuvent être observés [Bou11]. D'un point de vue théorique, il y a accord entre les probabilités des deux mesures si la distribution de spin est la même ou si les probabilités de désexcitation ne dépendent pas des états de spin-parité : c'est

A. Principe de la méthode de substitution : aspects théoriques la limite de Weisskopf-Ewing.

Comme il est actuellement impossible d'estimer la distribution en spin-parité peu-plée des noyaux composés formés par réaction de transfert, la validité de la limite de Weisskopf-Ewing, et donc de la méthode de substitution, ne peut être vériée qu'à pos-teriori en comparant les résultats obtenus avec les données induites par neutron (si elles existent).

Le comportement des probabilités de désexcitation en fonction des états de spin-parité du noyau peut être déterminé par des calculs théoriques sur la base du modèle statistique Hauser Feshbach pour lequel le système est considéré à l'équilibre statistique. Ces cal-culs requièrent la mise en place de modèles de densités de niveaux et de fonctions force gamma ainsi qu'un nombre conséquent de données expérimentales comme les états des niveaux discrets ou les valeurs des paramètres de barrières de ssion des noyaux étudiés. Les résultats montrent que les probabilités de désexcitation dépendent fortement des états de spin-parité du noyau. L'approximation de Weisskopf-Ewing semble néanmoins raisonnablement applicable pour des noyaux lourds, à des énergies d'excitation susam-ment élevées et pour une distribution en spin de basses valeurs. Les calculs permettent de conclure des conditions pour lesquelles la méthode de substitution semble valide. Enn, les calculs théoriques peuvent aussi bénécier d'un retour d'expérience de mesures avec la méthode de substitution permettant d'accéder à des informations utiles à la validation des ingrédients des modèles.

substitution

B.1. Dicultés liées à la mesure de probabilités de

désexcitation

Avant de mentionner un certain nombre de mesures réalisées ces dernières années, nous allons évoquer brièvement les dicultés principales liées aux mesures des probabilités de désexcitation. La probabilité de désexcitation d'un noyau composé se mesure selon l'équation A.10. La mesure des éjectiles provenant de la réaction de substitution étudiée est indispensable à la détermination du terme Ns(E^∗). Cependant, d'autres réactions peuvent mener à la production d'éjectiles, contaminant ainsi le spectre singles Ns(E^∗). Le noyau cible utilisé possède généralement un support en carbone qui peut générer des éjectiles par réaction de transfert. Comme nous le verrons au chapitre D, une mesure indépendante de cette contribution permet de soustraire cette contamination au spectre N_s(E^∗).

En revanche, des réactions de transfert entre le faisceau et les noyaux contaminants du noyau cible peuvent mener à une contamination du spectre des éjectiles dont la soustrac-tion est impossible. C'est pourquoi la cible utilisée doit être chimiquement la plus pure possible. Malheureusement il est extrêmement dicile d'éviter la présence de contami-nants légers dans la cible comme l'oxygène, qui sont responsables de larges pics caractéris-tiques dans le spectre des éjectiles mais aussi dans le spectre des coïncidences Ncγ(E^∗). Les solutions proposées pour limiter ou s'aranchir de la contribution de ces contam-inations aux spectres des éjectiles et des coïncidences seront développées au chapitre D.

L'énergie de liaison des noyaux de deutons, tritons et d'3Hesont de 2,2 MeV, 6,2 MeV et 5,5 MeV respectivement. Les projectiles utilisés lors des expériences de substitution sont composés de ces noyaux, et peuvent donc se briser (on parle alors de break-up) et générer une source de contamination de protons et de deutons du spectre des éjectiles.

Enn, des réactions de fusion-évaporation entre le faisceau et la cible sont également possibles. Dans ce cas, les particules évaporées possèdent une distribution large en énergie et contaminent ainsi le spectre des éjectiles sur une large gamme d'énergie d'excitation du noyau composé.

A ce jour, il n'est pas possible de diérencier expérimentalement les éjectiles provenant d'une réaction de substitution de ceux provenant des phénomènes du break-up et de fusion-évaporation du faisceau avec la cible. Par conséquent, il n'est pas possible de sous-traire directement ces contributions contaminantes au spectre des éjectiles. Les solutions que nous avons utilisées pour quantier la contribution de ces formes de contamination