I, Nos résultats:
Au cours üe l'expérience I nous avons complètement dé pouillé environ 20 000 photos à chaque impulsion incidente. L'expérience 11 a comporté le dépouillement d'eriviron 12 000 photos.
Dans le tableau I nous indiquons les nombres c'évci.e- ments trouvés dans chaque classe. Ces nombres sont corrigés pour pertes.
Rappelons que ces pertes ne concernent pratiquement que les cas de diffusion élastique vers l'avant. La correction a été obtenue (23, 31) en extrapolant la distributioi. angulaire ex périmentale et en vérifiant que le point obtenu a ccs 0^ = 1 était compatible avec la valeur calculée par le théorème opti que et les relations de dispersion (75).
D'autre part, les événements élastiques dont le plan de diffu sion était incliné è plus ce 80® sur le plan ces hublots ont été éliminés en raison de la difficulté de mesure. Dans ces concitions, le nombre total d'événements élastiques est alors le nom.bre d'événements retenus extrapolé comnie inoiqué plus haut et multiplié par 9/8.
32
Les événements ou type 4 branches, c'est-à-dire avec qua tre particules chargées dans l'état final, n'ont pas été mesu rés. Leur nombre a été recensé et ramené au volume utile de la chambre.
Rappelons aussi que la cinématique des événements avec plu sieurs particules neutres dans l'état final ne peut être recons tituée, L'appartenance de ces événements à de telles classes est décidée par le fait que les données cinématiques des parti cules chargées sont incompatibles avec la présence de 1 ou 0 neutre. Il en découle que les nombres d'événements placés oans ces classes ne sont à consiuérer que comme des ordres de gran deurs.
Tableau 1
Nombre d'événements obtenus dans chaque classe
Classe 62S MeV/c 950 MeV/c 1030 MeV/c 1180 M-•f Tl P 1626 344 353 453 + O Tl 71 P 159 347 274 315 ♦ + U Tl n 39 73 75 80 4. O O 0 Tl X Tl p + XX 2 21 8 38 ■f ♦ 0 0 XXX n+xx 1 3 6 7 4 branches 2 17 18 27 L* K* 0 0 0 3 ^ P V 6
Pour traduire ces nombres d'évcnements en sections effi caces, il est nécessaire de connaître la section efficace to tale d'interaction n^ p. Cette section efficace totale peut, en principe, être obtenue par un comptage ce traces. Mais, en fait, les résultats ainsi obtenus sont toujours affectés d'une grande erreur due surtout à 1 ' incertituce sur la cortamiriation en p, et sur le nombre de particules n'appartenant pas au faisceau. Aussi nous avons jugé préférable ce normaliser les résultats aux sections efficaces totales obtenues par des tech niques de compteurs.
Actuellement, nous disposons de deux détermii.ations de la section efficace totale dans toute la région d'impulsion inci dente qui nous intéresse (14, 17). Il est bien connu que ces deux déterminations, bien que qualitativement semblables, dif fèrent d'une manière systématique de 2 à 3 mb, la section effi cace obtenue à Berkeley (17) étant plus élevée que celle obte nue à Saclay (14) par Brisson et coll.
Comme par ailleurs nous pensons que les sources d'erreurs sys tématiques pour ce qui regarde les sections efficaces totales sont encore beaucoup plus importantes dans les cxpérxer.ces fai tes à l'aide de chambres a bulles que dar.s les expériences uti lisant une technique üe compteurs, il ne nous semble pas indi qué de trancher le débat par des mesures faites par comptage de
traces. Nous avons adopté pour la section efficace totale une moyenne des deux résultats cités plus haut dont le graphique
(courbe en trait plein) ainsi que les points qui ont permis de l'obtenir sont reportés sur la figure 9.
Récemment, au cours de deux expériences, il y eu a Saclay de nouvelles déterminations locales ae la section efficace to tale. Il s'agit d'une partjde résultats obter.us du-cessus de 1 GeV/c (33) qui se situent au niveau de la uétermiination ce
Section efficace
itotalie
Berkeley et d'autre part^de résultats obtenus au-dessous de 675 MeV/c (3U) qui se situent plus bas que la aétermination de Brisson et coll. Ces nouveaux points n'ont pas été repor tés sur la fipure 9 mais nous avons tracé en pointillé une courbe qui tient compte de ces résultats.
Cette courbe correspond au cas où les tendances révélées dans les nouvelles expériences s'avéreraient exactes,
c'est-à-dire au cas où les valeurs de Brissoi- et coll'. sont correctes jusqu'à 800 MeV/c environ et celles de berkeley correctes à partir de 1050 MeV/c environ,
Ln fait, cette courbe en pointillé ne nous servira que pour la aiscussion des résultats. Toutes les valeurs numériques seront calculées en fonction de la courbe en trait plein.
La structure de la section efficace totale dans la ré gion que nous étudions peut essentiellement se décrire par une üécroissance jusqu'à 750 MeV/c environ due à ce que l'on se trouve sur le flanc de l'isobare T = 3/2; J = 3/2 et en suite une croissance présentant un accident vers 950 MeV/c et un maximum (peu visible sur notre aessin) vers 1480 MeV/c.
2, Section efficace élastique et inélastique:
a) Résultats obtenus à l'aide d'une chambre à bulles; Nous avons repris tous les résultats publiés à notre connaissance.
Nous avons refait les corrections pour biais géométrique en suivant la méthode exposée plus haut et i.ous avons re normalisé les nombres ainsi obtenus à la section efficace totale discutée au paragraphe précèderit. Les résultats sont présentés oans les tableaux II et III. Dans le
pre-36
mier nous indiquons, après correction, les pourcenta£es d'événements élastiques et inélastiques. Dans le second nous indiquons la valeur utilisée pour la section effi cace totale ainsi que les valeurs oLtermes pour les sec tions efficaces élastique et inélastique.
Les erreurs indiquées sont statistiques. Llles sont calculées par la méthode expliquée dans l'annexe 1. Pour ce calcul, il n'a pas été tenu compte üe l'erreur sur la section efficace totale. Ceci se justifie par le fait que nous nous intéressons plus à la manière dont les sections efficaces partielles évoluent en fonction de l'impulsion inciüente qu'à leurs valeurs absolues.
Pour compléter ces tableaux, signalons que olevins et coll. (1) ont effectué une étude oe la aiffusion 7i p autour de 625 MeV/c à l'aide d'une chambre à diffusion. Nous n'avons pas retenu ces résultats parce qu'ils avaient été obtenus avec un faisceau dont la dispersion en impul sion incidente était très grande (de l'oore oe 20%). Notons aussi qu'un certain nombre d'expériences de diffusion de
71 * sur le propane ont permis d'estimer la section efficace élastique ti* p. Par exemple, Roellig et Glaser (3) ont es timé à 12.3 ^ 1.2 mb la section efficace élastique ti p à une impulsion inciüente de 1.23 GeV/c. Enfin, il existe ces résultats qui ne portent que sur des classes particulières
(par exemple x p --- ► 2^ K ) et qui, de ce fait n'appa raissent pas dans les tableaux ci-dessus. Toutefois, les réferences figurent dans la bibliograjnie générale.
Impulsion inc. Pourcentage élas. Pourcentage inél. Référence (MeV/c) 625 0.86 _+ 0.02 0.14 + 0.02 2 625 0.885 + 0.008 0.115 + 0.008 j: 725 0.712 + 0.019 0.288 + 0.019 22 725 0.719 + 0.008^' 0.281 + 0.008^^^ 20 950 0.427 ± 0.017 0.573 -f 0.017 X 1030 0.481 + 0.018 0.519 + 0.018 I 1030 0.525 i 0.010 0.475 •f 0.010 32 1040 0.466 + 0.011 0.534 + 0.011 19 1120 0.549 + 0.017 0.451 + 0.017 6 1180 0.491 + 0.016 0.509 + 0.016 X 1220 0.479 + 0.010 0.521 + 0.010 19 1390 0.457 + 0.007 0.543 + 0.007 19 Tableau III •
Impulsion inc. Sect. eff. tôt. Sect. eff. élae1. Sect. 1eff. inél. Réf
(MeV/c) (mb) (mb) (mb) 625 23.0 1908 + 0.5 3.2 0.5 2 625 23.0 20.3 ± 0.2 2.7 + 0.2 I 725 17.5 12.4 + 0.3 5.1 + 0.3 22 725 17.5 12.6 + 0.2 4.9 0.2 20 950 23.8 10.2 + 0.4 13.6 -f 0.4 X 1030 25.0 12.0 + 0.5 13.0 + 0.5 X 1030 25.0 13.1 +0.3 11.9 + 0.3 32 1040 25.0 11.6 + 0.3 13.4 + 0.3 19 1120 26.6 14.6 + 0.5 12.0 0.5 6 1180 28.4 13.9 ± 0.4 14.5 -f 0.4 X 1220 29.6 14.2 0.3 15.4 + 0.3 19 1390 38.5 17.6 0.3 20.9 0.3 19 X : Présent travail
38.
b) Résultats obtenus par une technique üe compteurs:
Un groupe de Berkeley (24,25) a mesuré la section effi cace différentielle élastique à oiverses impulsions inciden tes, Le principe ce la mesure consiste à compter les coïnci dences entre un compteur télescope qui uétecte tous les pions diffusés à un certain angle et un autre compteur télescope placé sur la trajectoire calculée pour les protons ce recul correspondants. Après correction pour les événements parasi tes et normalisation, on obtient ainsi la section efficace élastique à un angle uonné. En multipliant le nombre de cou ples de télescope, la mesure peut se faire simultanément à plusieurs angles. Dans l'expérience que nous citons^21 cou ples de télescopes ont été utilisés.
Certains angles de diffusion sont inaccessibles par cette méthode soit parce que la trajectoire d'une ces particules de l'état final est trop proche du faisceau ces particules qui n'ont pas interagi dans la cible, soit parce que le pro ton de recul n'a pas une énergie suffisante pour sortir de la cible. Ces cas correspondent évidemment aux diffusions vers l'avant (cos 6 voisin de 1) et vers l'arrière (cos 9 voisin de - 1). Dans l'expérience que nous citons les m.esu- rcs ont été effectuées dans un intervalle allant oe - 0.85> cos 9 > 0.55 à - 0.90 > cos 9 > 0.85 suivant l'impulsion incidente.
Pour obtenir la section efficace totale cxastique ces distributions angulaires ont été interpcl/ces en utilisant le point uonné par le théorème optique et ensuite intégrées. Cette intégration donne une détermination absolue ue la sec tion efficace élastique. La section efficace inélastique peut être obtenue par soustraction de la section efficace totale.
Le résumé de ces résultats est indiqué uans le tableau T a b 1 e a U IV (a) (b) • (c) (d ) (e) 658 0.55 15.3 + 0.5 20.8 5.5 + 0.5 707 0.60 12.2 + 0.6 18.1 5.9 + 0.6 826 0.65 8.0 + 0.2 17.4 9 . H + 0.2 1003 0.70 12.0 + 0.5 2 S . 0 13.0 + 0.5 1121 0.75 14.5 + 0.3 2o . 5 12.0 + 0.3 1443 0.75 19.3 + 0.6 38.8 19.5 + 0.6
(a) : impulsion incidente (en MeV/c);
(b) : valeur maximum ûe cos atteinte par la meu.urti (c) : section efficace élastique (en mb);
(d) : section efficace totale (voir figure 9) (en mL) (e) : section efficace inélastique (en mb)
A Saclay (ii), une expérience a été montée pour cétccter les interactions où au moins un n® est présent üans l'état final. Cette détection est obtenue en entourant la cible d'un compteur à scintillation pour détecter les seconoaires char gés et de deux séries de 5 détecteurs üe V composés ce couches successives de scintillateur et de plomb.
Après diverses corrections pour les pertes et les simulations, et normalisation, les auteurs obtiennent une sectior efficace appelée a(n°) dans laquelle les événements avec n n° cars
l'état final aiparaissent avec un poids n.
Ces résultats permettent de faire une estimation ce la section efficace inélastique moyennant ces corrections oal- culées à partir des résultats obtenus par la tech.nioue des
40
chambres à bulles. Il est certain qu'un tel procéoé ne peut donner des résultats intéressants qu'à la condition que les corrections soient petites par rapport aux mesures.
C'est le cas ici où les corrections sont de l'ordre de 20% des valeurs mesurées.
Pour calculer ces corrections, nous ferons l'hypothèse que le nombre de pions dans l'état final est toujours in férieur ou égal à 3. Cette hypothèse est raisonnable. En effet, une étude des événements ou tyje 4 branches à
1180 MeV/c nous a montré que la section efficace à cette
+ + ♦ - °
énergie pour le canal % p ---> n ti n tc p est oe l'or dre de 0.1 œb et aonc négligeable oevant les sections effi caces pour les canaux avec une multiplicité ce pions infé rieure a 4.
Nous pouvons donc écrire: a . - a(n®) = a(n) ♦
in (X % it
x'p) - a (itx X p) + ad*
k'*’)
où O . est la section efficace inélastique
♦ + + a (X X n) est la section efficace* p --->x x n
a(x XX p) est la section efficace x p --- >x x x p
+ O O + + O O
o(x XX p) est la section efficace x p --- >x x x p a(51* K^) est la section efficace x* p --- K*
Le tenue a(x^x*n) est assez bien connu par les expé riences faites à l'aide d'une chambre à bulles équipée c'un champ magnétique.
4- > - 4. O O
Le terme cKxxxp)-0Cxxx p) repiésente en premiè re approximation la section efficace 4 branches moins la section efficace 2 branches et plusieurs neutres. D'après nos résultats cette différence peut être consicérée comme nulle jusqu'à 1050 heV. Les résultats ae Kraybiil (19)
fer-mettent ae déuuire que cette différence est ee 1'ordre de + 0.3 nb à 1090 NeV et de + 1 mt a 1260 MeV.
Quant au terne a (4. K ), une revue des résultats au voi sinage du seuil a été faite dans un articule de Grard et
Gnith (28).Pour les énerpics plus élevées, rous «vons utilisé les résultats oe Granet(29) ainsi que ceux de Baltav et collllO)
En l'absence d'informations plus précises, les sectionsef- ficaces inélastique et élasticue q,-e l'on peut déduire ae l'ex périence de Saclay est indiquée dar;s le tableau V.
Les figures 10 et 11 présentent sous forme graphique l'en semble des résultats concernant les sections efficaces élasti que et inélastique.
Il est satisfaisant que les valeurs obtenues pour les sec tions efficaces élastique et inélastinue par des techniques et des procédés très différents scient en bon accord. Rappelons en effet que nous n'avons pas tenu compte ces indéterminations de la section efficace totale. Le fait domirant qui apparaît lorsqu'on examine ces variations de section efficace est nue l'accident qui avait été mis en évidence (14) dans la section efficace totale vers 950 MeV/c n'est visible que dans la sec tion efficace inélastique.
Rappelons à ce suiet que la section efficace totale îi ~ p possè de, dans la région d'impulsions incidentes que nous étudions ici, deux accidents (730 et 1030 MeV/c) d'amplituce fort élevée et qui eux, au contraire ce ce cui se passe tet, semblent être essenticliement dus au canal élastique Lien que la contribu tion des canaux inélastiques ne soit pas négligeable (15). Les accidents ce la section efficace totalen p ont été iden tifiés avec plus ou moins de succès a ces isobares sans l'état T = 1/2. Par contre aucune explication n'a été donnée jusqu'à présent de la structure de la section efficace de diffusion
42 Tableau V (a) (b) (c) (d) (e) (f) 550 0.5 + 0.3 0.4 •f 0.2 0.9 + 0.4 33 32.1 ■f 0.6 6 50 1.7 + 0.4 0.5 + 0.2 2.2 ■f 0.5 21.2 . 19.0 0.5 750 3.8 ■f 0.3 0.9 + 0.2 ■ 4.7 + 0.4 16.6 11.9 + 0.4 800 5.7 + 0.3 1.2 ■f 0.3 6.9 ■f 0.5 16.6 9.7 •f 0.5 8 50 8.1 + 0.3 1.5 •f 0.3 9.6 + 0.4 18.4 8.8 0.4 900 10.1 •f 0.4 1.8 ♦ 0.2 11.9 + 0.5 21.0 9.1 + 0.5 950 10.4 + 0.4 2.0 ♦ 0.2 12.4 ♦ 0.5 23.8 11.4 + 0.5 1000 10.9 ■f 0.5 2.2 ♦ 0.2 13.1 •f 0.6 25.0 11.9 + 0.6 1050 10.4 0.4 2.5 ♦ 0.2 12,9 •f 0.5 26.0 12.1 ♦ 0.6 1100 10.6 •f 0,4 2.5 •f 0.2 13.1 ♦ 0.5 26.0 12.9 •f 0.5 1200 13.0 0.4 2.6 ■f 0.2 15.6 ♦ 0.5 29.0 13.4 + 0.5 1300 14.2 ♦ 0.4 3.9 ♦ 0.6 18.1 ♦ 0.8 34.0 15.9 + 0.8 1400 15.3 + 0.4 5.7 •f 1.0 21.0 ♦ 1.2 38.8 17.8 + 1.2
(a) : impulsion incidente (MeV/c) (b) : a (U °) (en mb)
(c) : a- - 0(11®) (en mb) in
(d) : section efficace inélastique (en mb)
(e) : section efficace totale (voir figure 3 ) (en mb) (f) : section efficace élastique (en mb)
Figure 10
Section efficace élastique normalisée à la courbe en trait plein de la figure 9
C o m p te u rs
44
Figure 11
Section efficace inélaustique nomadisée à la courbe en trait plein de la figure 9. C o m p te u rs
B
e
rk
e
le
y
* P autour de 950 MeV/c. Notons toutefois aue certains au teurs (62) voudraient y voir un isobare dans l'état T = 3/2; J = 5/2. Quant au maximum vers 1480 MeV/c le peu de résul tats que nous possédons dans cette région ne permet pas de tirer de conclusions sur la base oçs sections efficaces par tielles, Toutefois, l'analyse de la cistribution angulaire élastique (25) a permis de faire l'hypothèse que ce maximum serait dO à un isobare dans l'état T = 3/2; J = 7/2.
Nous avons voulu vérifier jusqu'à quel peint le doute créé par les nouveaux résultats cités plus haut sur le com portement de la section efficace totale pouvait altérer les conclusions concernant la structure de la section efficace inélastique vers 950 MeV/c. Pour cela nous avons repris tous les résultats et nous les avons normalisés cette fois à la section efficace totale définie par la courbe en pointillé de la figure 9. Les figures 12 et 13 montrent les points ainsi obtenus. L'accord entre les valeurs obtenues par cif- férentes techniques reste bon; il est même meilleur à basse impulsion incidente. Quant à la structure vers 950 heV/c, elle apparaît toujours de manière dominante aans la section efficace inélastique.
46 O >' 0) O CVI CT\ O QO d d VO O Figure 12
XI e _L O CJ 1 m J-O ir\ Figure 13 OJ <T\ d CO d d vû ■ O
Section efficace inélastique nonnalisée à la courbe poLntillée de la fi^iure 9
C o m p te u rs
B
e
rk
e
le
y
48