Niveaux excités du 58Co par la réaction 58Fe(p,n) 58Co

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Submitted on 1 Jan 1964

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Niveaux excités du 58Co par la réaction 58Fe(p,n) 58Co

M. Croissiaux, E. Dally, H. Distelzwey, C. Gehringer

To cite this version:

M. Croissiaux, E. Dally, H. Distelzwey, C. Gehringer. Niveaux excités du 58Co par la réaction 58Fe(p,n) 58Co. Journal de Physique, 1964, 25 (10), pp.906-908. �10.1051/jphys:019640025010090600�.

�jpa-00205892�

906.

NIVEAUX EXCITÉS DU 58Co PAR LA RÉACTION 58Fe(p,n) ^58Co

Par M.

CROISSIAUX,

^E.

DALLY,

^H. DISTELZWEY ^et C. GEHRINGER

Institut de Recherches Nucléaires, Strasbourg, ^France.

Résumé. ²⁰¹⁴ En vue d’une comparaison ^{avec une} théorie simple des noyaux moyens, les niveaux excités du 58Co ^{ont été} étudiés par la réaction 58Fe(p, n)58Co. Deux niveaux ont été trouvés à

1,055 ± 0,015 ^et 1,395 ^± 0,015 ^MeV au-dessus du niveau fondamental.

Abstract. ²⁰¹⁴ Excited states of 58Co have been studied by ^{the reaction} 58Fe (p, n) 58Co, ^for comparison ^{with a} simple theory of medium nuclei. Two excited states at 1 . 055 ± 0.015 and 1.395 ± 0.015 MeV above the ground state have been found.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 25, ^CCTOBRE 1964,

L’int6rgt des noyaux

impairs-impairs

reside dans le fait

qu’ils

peuvent fournir des informations sur

l’interaction effective

proton-neutron.

On sait que, dans les noyaux moyens, ^cette interaction est

importante.

^{II est}

cependant

^{difficile de donner une}

description th6orique complete

^des spectres ^d’éner-

gie.

^{De Shalit}

[1]

^a

d6velopp6

^{un mod6le}

simple qui

peut permettre

cependant

^une

comparaison

avec

1’experience.

Ce mod6le est base sur deux

approximations :

on peut d’abord considerer que le

proton

^{et le}

neutron

impairs

^se

d6placent indépendamment

dans un

champ

^{central et} que leur interaction mutuelle peut ^etre

regardee

^{comme une} pertur- bation. Dans ces

conditions,

les niveaux excites les

plus

^bas

appartiennent

^{a la}

configuration

^fonda-

mentale. Cela a conduit De Shalit a

prendre

^un

potentiel

d’interaction de la forme

ou « et E sont des coefficients a determiner. On suppose d’autre part, que ]a

configuration

^fonda-

mentale est donn6e par le mod6le ^en couches.

Le noyau de 58Co est un noyau

impair-impair (Z

⁼

27,

^{N =}

31).

Pour le niveau

fondamental,

^les

particules impaires

^ont

respectivement

les confi-

gurations

pour ^{Ie trou de} proton ^et

pour ^{le trou} de neutron. Dans ce cas, la th6orie

prevoit 4

^niveaux

d’6nergies

^{de moments} angu- laires

J

⁼

2, 3, 4,

^5.

Jusqu’a present,

^{les seuls}

niveaux connus dans 58Co sont le niveau fonda- mental

(J

⁼

2+)

^{et un 6tat}

isom6rique a0,025

^MeV

(J

⁼ 5). La difference

d’énergie

^{entre ces 2 niveaux}

ne peut

correspondre ([1], p. 1484), qu’à

des valeurs des coefficients ^e et a telles que :

Le tableau I

indique

les valeurs des

energies

^des

6tats excites selon certaines

hypotheses

^{sur les}

coefficients ^{x et} z.

TABLEAU I

Pour determiner les niveaux excites du 58Co et comparer ^avec la

théorie,

nous avons étudié la reaction

58Fe(p,

n)58Co par la detection des neu-

trons 6mis aux seuils

correspondants

^{aux 6tats}

excites

(methode

^{« du} rapport))

[4]).

Cette methode consiste a utiliser deux comp- teurs de neutrons l’un surtout sensible aux neutrons

lents,

^{1’autre aux neutrons}

rapides.

^{Au seuil}

qui correspond

^{a un}

niveau,

^{le taux de} comptage ^{Ni du} compteur ^{de neutrons lents} augmente ^fortement

tandis que le ^taux de comptage ^{lVr des neutrons}

rapides

^ne varie pas de

façon appreciable.

^{Dans ces}

conditions,

^le rapport ^{R =}

NIl Nr

^croit

rapide-

ment au seuil. L’efficacité aux neutrons

rapides

^du compteur ^{de neutrons} lents n’est pas nulle. Cette methode est done n6cessaire pour éliminer des

mesures des eff ets tels que le bruit de fond de neutrons

rapides

de la salle de

cible,

^{seuils corres-}

pondant

^a des niveaux

plus

^{bas et autres reactions}

possibles.

^De

plus,

^le rapport ^{R est}

independant

^des

variations

d’epaisseur

des cibles et des instabilités de faisceau.

Enfin,

la methode du rapport permet

de faire

disparaltre

de la courbe d’excitation les

pics

^{dus a des} niveaux du noyau

compose.

Les cibles de

58Fe, 56Fe,

^{13C de}

80 yg/cm2 d’épaisseur

^{ont ete} fournies par ^« The Atomic

Energy

^Research

Establishment,

^Harwell

(Angle-

terre) ^{». Certaines 6talent}

d6pos6es

^{sur un} support

de tantale de 66

mg/cm2,

^{d’autres sur des films}

tres minces de

mylar.

^Les cibles de 58Fe compre- naient 65

%

^de

58Fe,

³¹ % ^{de 56Fe et 4} % ^d’autres

isotopes

^{du fer.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019640025010090600

907

Nous avons utilise un

porte-cible

^{a 5}

positions

^de

maniere a

pouvoir changer

^{de cible sans faire de}

rentr6e d’air. Les cibles de

58Fe, 56Fe,

^{13C et un}

morceau de quartz pour le contr6le du centrage

des cibles étaient

plac6es

^{sur le}

porte-cible.

^L’inten-

site du faisceau était mesur6e par le ^courant recueilli sur la cible (ou ^un absorbant de tantale dans la chambre de diffusion dans le cas de cible à

support

mince).

^{En fait la chambre de diffusion était}

reli6e

électriquement

^au

porte-cible.

Cette liaison

permettait

^{de tenir} compte de la variation avec

1’energie

^des protons du coefficient d’émission secon-

daire d’électrons. En moyenne, le ^courant avait

une intensite de l’ordre de

0,5 uA.

Nous avons utilise 3 compteurs ^a neutrons, ^un

scintillateur NE 401

charge

^au

bore,

^{un scintil-}

lateur

^{NE 421}

charge

^au

6Li,

^{chacun vu} par ^un

photomultiplicateur

^{et un} compteur

proportionnel

au

BF3.

Deux d’entre eux étaient

places

^a 0° par

rapport 4 la direction du

faisceau ; l’un,

^« le comp- teur

lent »,

normalement le compteur ^au

bore,

^était

place

^derri6re

0,5

^{cm de}

paraffine

^{contre la chambre}

de diffusion. L’autre cc le

compteur rapide »,

^norma-

lement le compteur ^au

BF3,

était entoure par 12 cm de

paraffine.

Le dernier compteur, ^entoure

de 10 cm de

paraffine

^{a un}

angle

different de 0

degr6,

était utilise comme contr6le de la consis- tence interne des mesures. Pendant

l’expérience,

les compteurs ^{ont ete}

interchanges

de la mani6re

indiqu6e

ci-dessous.

Les efficacit6s relatives des compteurs par rap-

port ^a

l’énergie

^des neutrons ont ete mesur6es à 1’aide de la réaction

7Li(p, n)7Be

^dont

1’6nergie

^de

seuil

(1,881 MeV)

^et la section efficace absolue sont connues pour des

energies

^des protons

jusqu’a

3 MeV [5]. ^Cela

correspond

^{a des}

energies

^{de neutrons}

de

0,100

^a

1,3

^MeV. Les résultats sont

indiqu6s

sur la

figure

^{1. Les} compteurs ^{entour6s de 10 cm}

de

paraffine,

consid6r6s comme « compteurs ^ra-

pides »

^{ont une} faible efficaoit6 aux neutrons lents.

Inversement,

^les compteurs ^avec

0,5

^{cm de}

paraf-

fine ont une faible efficacit6 aux neutrons

rapides.

Nous avons calibre

1’energie

^des protons ^inci-

dents par la reaction

13C(p,

^n)13N dont le seuil est connu avec

precision (3,2372 MeV).

^{Nous avons}

ensuite effectue une courbe de la reaction

58Fe(p,

n)58Co pour des protons ^{de 3 a}

5,2

^MeV.

Les mesures ont ete

r6p6t6es plusieurs

^{fois soit en}

gardant

^{la meme}

disposition

^{pour les} compteurs

soit en la

changeant.

^Par

exemple,

^{une courbe a 6t6}

trae6e avec le compteur ^{au bore comme} « compteur

lent » alors que le compteur ^au

BF3

était le « comp- teur

rapide ». L’expérience

^{a ete}

r6p6t6e

^{ensuite en}

utilisant le compteur ^{au lithium comme « comp-}

teur lent » et le compt,eur ^{au bore comme « comp-}

teur

rapide ».

^Des

exemples

de courbes d’excitation sont

indiqu6s

^{sur la}

figure

^2.

En outre, nous avons effectue certaines ^mesures de contr6le :

FIG. 1.

- Le bruit de fond de la salle de cible a 6t6 mesure avec un support de tantale sans cible. 11 a

toujours

^{ete tres faible et ne}

pr6sentait

^aucun

maximum.

- Le taux de comptage ^{mesure avec une cible}

de bsFe 6tait

identique

^au bruit de fond de la salle

(le

^{seuil de la reaction}

56Fe(p,

n) ^{est à} Ep

= 5,45 MeV).

- Nous avons obtenu les memes résultats indi-

ques ci-dessous avec une cible de 58Fe

d6pos6e

^sur

un film mince de

mylar,

^ce

qui indique qu’il n’y

^a

aucun effet du aux protons ^{diffuses en} arriere par le support de tantale.

R6sultats. ^- A. Le rapport ^R augmente

rapi-

dement pour ^une

6nergie

^des protons ^de

3,145

^MeV

(fig.

2). Ce r6sultat

correspond

^{au seuil de la}

reaction p, ⁿ pour le niveau fondamental du 58Co.

Il est en accord avec la difference connue

d’6nergie

entre le 58Co et le 58Fe

[6].

B. Dans certains _cas, nous avons fait varier

908

1’6nergie

^incidente par

petites quantités (7 keV);

nous avons alors observe une croissance du rapport

a

1’6nergie correspondant

^{au niveau de 25}

k eV ;

cela donne une indication de la resolution en 6ner-

gie

^des compteurs.

C. Le rapport augmente

rapidement

pour ^des

energies qui correspondent

^{â des} niveaux excités du 58Co :

FIG. 2.

D. Les courbes d’excitation des compteurs ^de

neutrons lents et

rapides

^montrent de nombreux

pics qui disparaissent

^{dans la courbe du} rapport.

Ces

pics

sont exactement

reproductibles

^{a la meme}

6nergie, quelles

que soient les conditions

experi-

mentales. On peut penser

qu’ils

peuvent

corres- pondre

4 des niveaux ou groupes de niveaux dans le noyau

compose

^{59Co. Les}

pics principaux

^corres-

pondraient

a des niveaux :

En

conclusion,

les niveaux excites trouv6s dans le noyau ^{de 58Co ne}

correspondent

pas ^aux valeurs

calculées dans le tableau I.

Cependant,

^{dans la}

region

d’excitation

jusqu’a

²

MeV,

^{nous n’avons} trouve, ^comme

pr6vu

par la

th6orie,

que deux niveaux au-dessus du fondamental et du niveau a 25 k eV.

I3tant donn6es les

hypotheses

^de

depart

^{de la}

th6orie,

le d6saccord de la

position

des niveaux

avec les calculs n’est _pas surprenant ^{outre mesure.}

Nous voudrions remercier MM. les Professeurs

Meyerhof,

pour avoir

sugg6r6

^{l’idée de cette}

exp6- rience,

^et

Monsonego,

pour les calculs

th6oriques qu’il

^a eff ectues.

Manuscrit requ le ²⁰ juin ^1964.

BIBLIOGRAPHIE

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