CONCLUSIONS

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HAL Id: jpa-00213843

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Submitted on 1 Jan 1970

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CONCLUSIONS

Vincent Gillet

To cite this version:

Vincent Gillet. CONCLUSIONS. Journal de Physique Colloques, 1970, 31 (C2), pp.C2-229-C2-238.

�10.1051/jphyscol:1970285�. �jpa-00213843�

(2)

CONCLUSIONS Vincent G i l l e t

DPh/T

-

CEN-Saclay

-

^{BP n02}

-

91, Gif-sur-Yvette

-

^France

J e v o u d r a i s t o u t d'abord me f a i r e l ' i n - t e r p r è t e de t o u s l e s p a r t i c i p a n t s de c e c o l l o q u e pour en s o u l i g n e r l a t r è s h a u t e q u a l i t é . La réus- s i t e de c e t t e conférence a é t é due à son excel- l e n t e o r g a n i s a t i o n , 3 l ' e f f o r t des r a p p o r t e u r s pour donner une p r é s e n t a t i o n cohérente des s u j e t s q u ' i l s a v a i e n t à t r a i t e r , e t e n f i n e t s u r t o u t au nombre peu u s u e l de r é s u l t a t s expérimentaux nouveaux qui y o n t é t é p r é s e n t é s .

Au c o u r s de c e s journées nous avons f a i t connaissance avec q u a t r e o u t i l s nouveaux m i s ou q u i s e r o n t mis 3 l a d i s p o s i t i o n d e s p h y s i c i e n s n u c l é a i r e s en France. Tout d'abord nous avons pu a p p r é c i e r l e s p o s s i b i l i t é s du Cyclotron de 1'I.N.S. de Grenoble, a p r è s s a première année de fonctionnement. A en j u g e r p a r l a q u a l i t é d e s mesures d e pick-up de un e t deux nucléons e t de r é a c t i o n s (CY,2ny) présen&es, c e t t e machine e s t a p p e l é e à j o u e r un rBle important dans l e programme expérimental de moyenne é n e r g i e . C. Schuhl nous a montré l e premier p o i n t expérimental obtenu avec l e nouvel a c c é l é r a t e u r l i n é a i r e à é l e c t r o n s de Saclay : i l s ' a g i s s a i t de l a r é a c t i o n

16 O (y,p)15~

.

C e t t e machine d e h a u t e é n e r g i e (600 MeV en é l e c t r o n s ) a é t é conçue e s s e n t i e i l e - ment pour l ' é t u d e des noyaux. E l l e o f f r i r a aux e x p é r i m e n t a t e u r s d e s f a i s c e a u x de h a u t e i n t e n s i t é e t de bonne q u a l i t é d ' é l e c t r o n s , de photons monochromatiques e t de p i o n s . Ses c a r a c t é r i s t i q u e s ouvrent de n o u v e l l e s p e r s p e c t i v e s à l ' é t u d e des noyaux dans l e domaine peu e x p l o r é des é n e r g i e s i n t e r m é d i a i r e s . 3 . Saudinos nous a p r é s e n t é l e p r o j e t d'équipement expérimental pour l a recon- v e r s i o n du Synchrotron de Saclay à l ' é t u d e d e s

s t r u c t u r e s n u c l é a i r e s . C e t équipement forme un ensemble impressionnant q u i p e r m e t t r a de t r a - v a i l l e r avec des p r o t o n s de 1 GeV

a

une r é s o l u t i o n d e 100 keV. Enfin l e P r o f e s s e u r Maier-Leibnitz v i e n t de nous f a i r e un exposé s u r l a f u t u r e p i l e à h a u t f l u x de Grenoble oh il nous a démontré l e s p o s s i b i l i t é s t r è s r i c h e s de c e t o u t i l pour l a s p e c t r o s c o p i e n u c l é a i r e à basse é n e r g i e .

Avant de p a s s e r en revue l e s p r i n c i p a u x r é s u l t a t s a p p o r t é s p a r c e t t e conférence, j e vou- d r a i s brièvement d é c r i r e nos i d é e s a c t u e l l e s s u r l e s noyaux t e l l e s q u ' e l l e s s e dégagent d e s rap- p o r t s p r é s e n t é s . Nous avons a g r a n d i c o n s i d é r a b l e - ment l e domaine d ' é n e r g i e des p r o j e c t i l e s avec l e s q u e l s nous observons l e s systèmes n u c l é a i r e s . Par conséquent l a f o n c t i o n d'onde n u c l é a i r e v o i t s a forme p r é c i s é e dans d e s domaines d e dimension q u i v o n t d e l a longueur d'onde des n e u t r o n s t h e r - miques ?i c e l l e de p r o t o n s d ' é n e r g i e s u p é r i e u r e au GeV

.

A basse é n e r g i e , c ' e s t t o u j o u r s l e mo- d è l e en couchesqui e s t l'image s o u s - j a c e n t e d e s phénomènes mesurés. Cependant nous savons maintenant que c ' e s t une image t r è s approximative. Les mélanges de c o n f i g u r a t i o n s o n t t o u j o u r s t r è s i m - p o r t a n t s . A i n s i pour 160 ou 2 0 8 ~ b

,

l e s noyaux du modèle en couchespar e x c e l l e n c e , l ' é t a t fondamental n ' e s t

a

double couche complète que 50 % du temps. Par a i l l e u r s l e s e x c i t a t i o n s élémen- t a i r e s 3 1 p a r t i c u l e - 1 m o u du champ moyen, ou à 2 q u a s i - p a r t i c u l e s du champ d'appariement ne s o n t p l u s l e s u n i t é s de mesure en é n e r g i e d e s e x c i t a - t i o n s n u c l é a i r e s . I l e x i s t e à basse é n e r g i e d e s e x c i t a t i o n s à grand nombre de p a r t i c u l e s e t de t r o u s , ou à grand nombre de q u a s i - p a r t i c u l e s e t c e l a a u s s i bien pour l e s noyaux moyens e t l o u r d s que pour l e s noyaux l é g e r s de l a couche ( s d ) . Ces e x c i t a t i o n s compliquées ne c o n s t i t u e n t pas un échec des concepts du modèle en couches ; en f a i t e l l e s peuvent s e comprendre f o r t b i e n dans l e c a d r e m@me du champ moyen n u c l é a i r e . Pour c e l a il

f a u t c o n s i d é r e r l a grande d i f f é r e n c e e n t r e d'une p a r t l ' é n e r g i e d ' i n t e r a c t i o n d'un nucléon avec

l e s t r o i s a u t r e s q u i occupent en couplage LS l a m&me o r b i t a l e (8,m) ou q u i forment en couplage j - j un q u a r t e t (jm,j-m) avec l u i e t d ' a u t r e p a r r l ' é n e r g i e d ' i n t e r a c t i o n de c e nucléon avec l e r e s t e du noyau. C e t t e d e r n i è r e é n e r g i e e s t beaucoup p l u s f a i b l e que l a première conune l e montre l ' e x p é r i e n c e . A i n s i l e s e u i l d'émission d'une par- t i c u l e a l p h a dans 160 e s t à environ 7 MeV t a n d i s

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1970285

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C2-230 V. GILLET

que celui d'un neutron dans le meme noyau est à 14 MeV. Cette différence signifie qu'un nucléon de la couche plI2 est lié au coeur de 12c par une énergie d'environ 1,7 MeV, tandis qu'il inté- ragit avec les trois autres nucléons de la couche Pl12 avec une énergie de 12,3 MeV, c'est-3-dire huit fois plus importante. Cette différence d'é- nergie d'interaction reflète la variation de l'é-

lément de matrice de la force 3 deux corps qui n'est grand seulement que lorsque les deux nu- cléons occupent des états d'espace de recouvrement maximum. Nous avons donc vu apparaître rêcemment pour les noyaux légers une classification des excitations qui fait intervenir les configurations 3 4 particules-4 trous, 3 particules-3 trous, etc... en compétition énergétique avec les excitations plus simples 3 1 particule-1 trou. Un des apports marquant de ce colloque a été de montrer que ces concepts restent valables pour des noyaux plus lourds tels que Ni, Zn et Mo

,

pour lesquels

l'existence des excitations

4

particules-2 trous a été mise en évidence entre 4 et 10 MeV, soit par transfert d'a (réaction 5 6 ~ e (160, 12c) 6 0 ~ i

,

Saclay) soit par pick-up de deux nucléons identiques 3 partir d'un noyau ayant un quartet 2 protons-2 neutrons dans les couches externes (réac- tions (pt) sur 6 4 ~ n ou sur 9 4 ~ 0

,

Grenoble).

Aux énergies d'excitation plus élevées, entre 10 et 30 MeV, il est maintenant admis que les idées basées sur l'existence d'un champ moyen gardent toute leur valeur et que le "noyau compos8' n'est en général constitué que de peu de parti- culfs excitées par rapport 3 l'état fondamental.

Ces états à petit nombre de nucléons excités par leur couplage avec les configurations non- liées du continu sont responsables de la structure ob- servée. La notion de "hiérarchie" introduite pour classifier ces états quasi-liés selon leur degré de complexité relative par rapport 2 la voieohils sont observés, permet de comprendre les structures fines des spectres du continu. Ces idées ont maintenant reçu une large confirmation en particulier avec les études de la résonance géante par transfert d'agrégats menées systématiquement par M. Suffert.

L'observation des systèmes nucléaires avec des particules de haute énergie conduit 3 s'interroger sur l'effet des corrElations de

courte portée entre nucléons sur la fonction d'onde nucléaire. Cette fonction d'onde est do- minée aux petits transferts par l'aspect modèle en couches,mais pour des transferts supérieurs à 2F" on s'attend à voir la distribution des impulsions de particules modifiées. étude expéri- mentale de la fonction de corrélation à un corps, ainsi que l'a souligné le Professeur Kofoed-Hansen, est pleine d'ambiguité car on ne sait pas vraiment séparer dans l'analyse les contributions de courte et de longue portée. Mais la modification de la distribution des impulsions de particule n'est pas l'effet le plus caractéristique des corréla- tions de courte portée. Elles conduisent également 3 l'existence dans le noyau d'agrégats 3 2,3,4..

.

nucléons dont les centres de masse sont doués d'une impulsion élevée. C'est ce qui résulte de l'exa- men du développement de la fonction d'onde de Jastraw en clusters. Nous voyons ainsi ltappari- tion dans les expériences à haute énergie de pick-up ou d'éjection d'agrégats 3 haut transfert d'impulsion d'effets caractéristiques absolument absents du modèle en couches. Par exemple J.P. Alard et al., dans leur cornunication, montrent que dans la réaction p, 2 7 ~ 1 3 20 GeV la

3 4

production de d,t, He et He n'est pas expli- cable avec les modèles actuels. Le développement des expériences de physique nucléaire au-del3 du GeV en nous donnant accès à des phénomènes nu- cléaires dont les distances caractéristiques sont inférieures 2L 0,4 F ne nous permet plus de con- server l'image non relativiste de nucléons en interaction via des potentiels. Il faut maintenant faire appel à une nouvelle fonction d'onde, dont l'image est encore floue, constituée de composantes de baryons, de résonances baryoniques, et d'un nombre variable de pions K, p , w, o

. . .

^L'exis-

tence de resonances baryoniques dans les états fondamentaux nucléaires et leurs effets sont assez bien établis dans le cas du deutéron (M. Danos).

Elles sont responsables d'environ la moitié du désaccord qui reste entre le moment magnétique théorique du deutéron et sa valeur expérimentale.

Cet effet est évidemment faible car la probabilité du A(1236) dans le fondamental du deutéron ne dépasse pas l à 2 %. Ces petites composantes cependantjmat un rOle essentiel dans d'autres phénomènes, par exemple pour comprendre les sections efficaces deux fois trop grandes de diffusion élastique du deutéron sur le proton à 1 GeV

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CONCLUSIONS C2-23 1

et 1 180' mesurées par Palewski (Kerman et

~issiinger). Ces quelques remarques suffisent 3 montrer les perspectives passionnantes ouvertes par les réactions de très haute énergie en physique Nucléaire.

Je voudrais maintenant passer en revue les résultats principaux qui ont été présentés à cette conférence, en essayant de les insérer dans le cadre général que je viens d'exposer. Je consi- dèrerai tout d'abord l'aspect théorique des Méca- nismes de Réactions Nucléaires qui a été développé par C. Bloch, Mmes N. Vinh Mau et N. Marty. De l'exposé de C. Bloch je retiendrai trois points : l'application du principe de hiérarchie pour l'é- tude des états du continu, le traitement des processus aléatoires dans l'analyse des réactions nucléaires à moyenne énergie et enfin l'apparition d'une théorie formellement correcte des densités de niveau dans un potentiel de forme quelconque.

En ce qui concerne le premier point, les réactions nucléaires ne peuvent bien se comprendre que lorsque le traitement de toutes les particules, celles de la cible et du fragment incident, est replacé dans un cadre théorique unique. Alors les diffi- cultés associées B lDantisym6trisation, à la défi- nition du rayon des voies, etc

...

disparaissent.

C'est un programme ambitieux qui est maintenant réalisé dans le cas simple d'une seule particule dans le continu. La Théorie Microscopique des réactions nucléaires est basée essentiellement sur la diagonalisation de 1'Hamiltonien nucléaire dans un espace de configurations du modèle en couches, ces configurations étant non-liées aussi bien que liées. Cette approche du problème est radicalement différente de la formulation usuelle de la matrice R avec séparation de l'espace des voies en deux régions, la région intérieure ne servant qu'à dé- finir une base arbitraire. Les difficultés des théories du type "bof te noire'' sont suffisamment bien connues pour ne pas y revenir ici. Par contre, outre sa grande simplicité, l'intéret de la

Théorie Microscopique des réactions est de per- mettre d'étendre les concepts physiques du modèle encou&s aux états non-liés et d'introduire le principe de hiérarchie pour classifier ces états.

Grâce à ce principe nous pouvons relier les den- sités d'états du continu aux densités des excitations quasi-liées à plusieurs particules et plusieurs trous qu'on peut former, et nous pouvons

comprendre les largeurs respectives de ces états à partir de leur couplage au continu. Le premier succès de cette description fut l'explication de la structure fine de la résonance géante de 160 à partir d'états quasi-liés 2p-2t, 3p-3t, 4p-4t etc

...

couplés au continu lp-lt

.

Cette explication est confirmée à la fois par les résultats expérimentaux de transfert d'agrégats tels que les réactions de photo-capture (d, y), ( 4 He, y) de Strasbourg et par des calculs microscopiques.

C. Shuhl nous a montré les résultats de Bergère et Carlos sur la résonance géante de noyaux moyens tels que 5 6 ~ i et 8 2 ~ t

,

ou de noyaux

lourds tels que '08pb

.

On y voit que l'existence d'une structure fine dans la résonance géante est: un phénomène très général. Pour étu- dier l'origine de ces structures il faut observer un noyau déterminé par son excitation via des transferts d'agrégats B plusieurs nucléons sur les cibles appropriées. Les corrélations entre les structures des courbes de section efficace obtenues révèlent la nature des états quasi-liés responsables de cette structure, tout état quasi-

lié donnant un pic s'il est excité directement dans le transfert, ou une forme d'interférence s'il n'est observé que par son couplage B un continu de nature différente (V. Gillet, Conférence de Dubna 1968)

.

La compétition entre noyau composé et interaction directe est une idée

a

peu près aban- donnée pour l'analyse des résultats expérimentaux, car trop primitive pour donner des paramètres si- gnificatifs. Ce concept de compétition mélange deux images extremes, l'une qui s'applique à des phénomènes se passant sur des temps très longs, l'autre à des phénomènes de temps caracteristiques très courts. Or toute la physique se place bien évidemment entre ces deux limites. L'information significative à extraire des courbes de section efficace à moyenne énergie n'est pas le fond continu, mais les caractéristiques en position et en largeur des structures intermédiaires et cela en éliminant les fluctuations dues au bruit nucléaire qui n'intéressent pas le physicien. Une méthode d'analyse correcte existe (C. Bloch), basée sur la théorie de l'information, mais elle n'a pas encore été appliquée 3 des résultats expérimen- taux.

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C2-232 V. GILLET

Enfin on est sur le chemin d'une théorie mathématiquement correcte de la variation des den-

sités de niveau du modèle en couchesen fonction d'une déformation quelconque du potentiel nu- cléaire moyen. Comme vous le savez cette variation est

IL

l'origine des structures intermédiaires observées dans la fission, selon les idées de Strutinski et de Nillson. C. Bloch et R. Balian viennent de résoudre ce problème dans le cadre des fonctions de Green, pour un volume de forme quelconque, en ajoutant au terme de volume bien connu de la densité de niveau un terme de surface et un terme de courbure.

Les résultats du calcul microscopique du potentiel optique présent& par Mme N. Vinh Mau sont particulièrement intéressants pour comprendre l'approche phénoménologique des réactions nuclé- aires. En effet il est bien connu que le potentiel optique n'est pas une description du noyau : c'est un modèle qui ne rend compte que des déphasages à l'infini. Par conséquent l'utilisation de fonctions d'onde du potentiel optique pour des calculs de type DWBA peut etre sujette à caution car ces calculs sont très sensibles 2 la forme de la fonction d'onde dans le noyau. Mme N. Vinh Mau nous a montré que dans un calcul microscopique correct de la partie imaginaire du potentiel optique, basé uniquement sur les interactions

a

deux corps entre le projectile et les nucléons du noyau, on reproduit bien les principales caracté- ristiques des potentiels phénoménologiques uti- lisés jusqu'à présent. Essentiellement la partie imaginaire du potentiel obtenu par N. Vinh Mau est maximale à la surface nucléaire aux énergies mo- yennes, et se transforme progressivement en un potentiel de volume aux énergies élevées.

Sans quitter le domaine du potentiel optique, je voudrais citer un resultat expérimen- tal nouveau présenté

a

ce colloque. Pour la pre- mière fois on a mesuré l'amplitude de diffusion

spin-spin du potentiel optique, c'est-a-dire l'effet correspondant au couplage du spin de la

au spin du noyau. Cette amplitude mesu- rée par Catillon et al. sur 2 7 ~ 1 , 1 0 ~ et 'Be est très faible. En probabilité l'effet ne dé- passe pas 1 à 2 %. Ce résultat peut se comprendre en remarquant que seul le dernier nucléon lié contribue à l'amplitude spin-spin. Ces mesures à

moyenne énergie devraient etre complétées par l'étude de la diffusion élastique de neutrons thermiques sur des noyaux pair-impairs qui n'ont pas de résonance au seuil. Dans ce cas la diffusion est également potentielle ; le calcul microscopique des amplitudes de diffusion est possible et devrait apporter des renseignements in- téressants sur la nature de la fonction d'onde du fondamental, en particulier sur le couplage des quelques derniers nucléons. Dans un autre domaine 1. Brissaud et B. Tatischeff à Orsay ont précisé les paramètres du potentiel optique pour les a de 166 MeV sur 1 2 ~ , 2 8 ~ i y 1 1 6 ~ n et 208~b

.

^{A cette}

énergie élevée les ambiguités sur les paramètres du potentiel qui affectaient jusqu'a présent les analyses à des énergies inférieures sont pratiquement supprimées.

Au cours de ce colloque il a été beaucoup question de la DWBA bien entendu et Mme N. Marty nous a remarquablement résumé la situa- tion. Il y a quelques années le problème des limites de validité de la DWBA était une question

très confuse, essentiellement parce que l'élément de matrice de la DWBA n'était pas correctement calculé. Maintenant grace en particulier aux travaux de J. Raynal, et de M. Schaeffer, ainsi qu'aux applications de leurs programmes faites par de nombreux groupes expérimentaux on sait que

l'introduction de l'antisymétrisation, l'introduction du terme spin-orbite dans la force à deux corps, l'introduction du terme tenseur sont toutes essentielles. L1antisymétrisation entre le nu- cléon incident et le nucléon diffuseur peut donner jusqu'a des facteurs 4 pour les valeurs absolues des sections efficaces. Cette contribution est évidemment très dépendante de la nature des forces d'échange. Le terme spin-orbite de la force contribue jusqu'à 30 % de la section efficace totale, et modifie notablement les polarisations. Ce terme également différencie entre les couches incom- plètes de protons et de neutrons. Cet effet pro- vient de ce que la force LS est à très courte portée, donc agit essentiellement dans le cas de la diffusion de proton dans l'état L=l S=1 pour une couche de protons.Par contre pour une couche de neutrons les états S=l et S=0 contri- buent tous deux. Escudie et al. par ailleurs nous ont montré que la force tenseur pouvait donner des facteurs 2 à 3 dans les valeurs absolues de

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CONCLUS IONS C2-233

section efficace près des minimums. Malheureuse- ment il n'existe 2 l'heure actuelle aucun calcul qui incorpore simultanément ces trois effets. Un autre aspect encore mal compris des réactions directes est la contribution de l'interaction dans l'état final, c'est-à-dire les corrections

a

l'hypothèse d'un processus du premier ordre.

D. Bachelier et al. (Orsay) nous ont présenté une étude expérimentale tres complète de réaction de

3 3

transfert (d,t), (d, He) sur 3 ~ e et H aux petits angles. Ces réactions isobares constituent une information précieuse pour discuter de ce problème.

J'aimerais également aborder brièvement le problème de la polarisation et des renseignements nuclgaires qu'elle nous apporte. Mme N.

Marty nous a présenté les résultats de Blair et Shériff qui, avec un facteur de forme macrosco- pique, obtiennent des polarisations acceptables, ce qui indiquerait que le phénomène est plus sen- sible au caractère global de la fonction d'onde qu'à ses détails. Mme Marty nous a également mon- tré d'excellents accords entre polarisations théorique et expérimentale en diffusion inélas- tique obtenus toujours dans des calculs macroscopiques par R. Lombard et al., ces accords étant essentiellement dos à l'utilisation de paramètres du modèle optique qui rendent compte correctement de la polarisation en diffusion élastique. Ces résultats indiquent que la polarisation en diffusion inélastique est pour une grande part déter- minée par les ondes de diffusion élastique.

J. Raynal dans sa communication, a discuté des polarisations inélastiques obtenues dans des calculs microscopiques. Dans ce cas un bon accord est plus difficile B obtenir qu'avec utilisation de facteurs de forme macroscopiques, mais lorsque cet accord est obtenu il est meilleur en particulier aux petits angles.

Je me tourne maintenant vers les aspects plus proprement expérimentaux qui ont été déve- loppés au cours de cette conférence.

M. Knipper nous fait part des progrès très importants réalisés ces dernières années dans le domaine de la détection des photons. On peut maintenant envisager de faire de la spec-

troscopie y avec des détecteurs dont la réso-

lution est de l'ordre de 3 keV. Ces progrès sont extremement importants car, ainsi que M. Knipper l'a souligné, et ceci mérite d'étre dit de nouveau, la spectroscopie y reste l'outil privi-

légié pour l'étude des fonctions d'onde des états nucléaires 3 basse énergie. Non seulement on connatt l'opérateur de transition mais encore

les transitions électromagnétiques sont pratiquement le seul moyen permettant d'étudier les recouvrements entre fonctions d'onde d'états excités. Les applications de la spectrométrie y sont donc très nombreuses et je voudrais citer seulement celles qui me semblent les plus ur- gentes. Il n'existe pas encore de systématique vraiment complète des taux de transition vers le

fondamental des états vibrationnels des noyaux sphériques à une couche incomplète. Les résultats acquis sont incomplets ou bien souvent contradic- toires, comme le montre la comparaison des tables de taux de transition obtenus par excitation cou- lombienne par diffusion d'électrons, par diffusion d'a, par diffusion de protons ou par mesures directes du type effet Dopler lorsqu'elles existent. Actuellement nous n'avons pas d'information sur les taux de transition en valeur abso- lue entre états excités de noyaux moyens et lourds, tels qu'ils ont été mesurés par le groupe de P. Chevallier 3 Strasbourg dans le cas de 160

.

On sait combien ces mesures jouent un rble important pour éclairer la nature des états de l'oxygène. Elles montrent entre autres que ces états, loin de pouvoir etre décrits par des excitations pures 4p-kt, 3p-3t,

...

^lp-lt

,

^sont

au contraire très mélangés. Ces résultats posent des problèmes difficiles et intéressants aux théoriciens. Il serait souhaitable de les étendre à des noyaux de masses plus élevées. De meme pour comprendre la nature des états d'alignement la mesure des y de cascade des bandes quasi-rotationnelles est essentielle et pour comprendre la compétition entre alignement et appariement la mesure des y de transition entre états de rota- tion et de vibration doit nous apporter les ren- seigrrements indispensables au développement de la théorie.

Le plus grand nombre des communications présentées à ce colloque était constitué par des travaux sur les réactions de transfert à un ou plusieurs nucléons. C'est un domaine de recherche

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d'intérét grandissant et Mme H. Faraggi dans son rapport nous a expliqué très clairement pourquoi.

Les réactions de transfert sont des mécanismes sélectifs qui permettent une classification des états selon le degré de complication de leur structure interne. Pour les réactions de transfert à un nucléon, les plus simples et les mieux étudiées, Mme H. Faraggi a souligné d'une part l'importance de la nature du projectile pour comprendre le mécanisme du transfert et d'autre part les difficultés posées par la définition du facteur de forme spectroscopique. En ce qui concerne le premier point, le transfert d'un nucléon à partir d'un projectile très lié, tel qu'une particule u

,

est bien adapté pour l'excitation des états de moments angulaires élevés, étant donné les hauts transferts mis en jeu. Par contre le transfert d'un nucléon 3 partir d'un projectile faiblement lié, tel que le deuteron, excite de préférence des états de moments angulaires fai- bles. En ce qui concerne les facteurs spectroscopiques, ce sont des quantités qui ont une signi- fication théorique bien définie mais qui expéri- mentalement n'ont de sens que si les états étu- diés sont des états presque purs de particule ou de quasi-particule, ou encore des états plus com- pliqués mais qui se comprennent bien dans l'image de couplage faible, par exemple une particule couplée à des excitations du coeur. Dans le meilleur des cas, c'est-à-dire dans la région des Plombs, Mme H.Faraggi nous a montré que les facteurs spectroscopiques extraits d'une méme réac- tion mais 3 des énergies différentes pouvaient varier de plus ou moins 25 %. Cette variation reflète la variation de la validité du modèle utilisé pour extraire le facteur spectroscopique.

Pour reprendre la phrase de %c Farlane citée par Mme H.Faraggi, "l'ère des facteurs spectroscopiques est il peu près révolue". Les facteurs spectroscopiques expérimentaux peuvent donner une indication grossière sur la nature de l'état ob- servé, mais une comparaison valable entre théorie et expérience ne peut se faire qu'au niveau des sections efficaces mesurées et calculées.

L'aspect le plus neuf des réactions de transfert abordé par Mme H. Faraggi concerne celui des réactions mettant en jeu l'échange de plusieurs nucléons. Les techniques expérimentales dans ce domaine ont fait de grands progrès, qui

se sont traduits par un nombre croissant de ré- sultats comme on peut en juger 3 ce colloque par les cornnunications des groupes d'Alger, de Gre- noble, de Lyon, de Saclay et d'Orsay. Ces résul- tats établissent en général la présence de processus directs dans le transfert, la sélectivité de ce type d'excitation, l'importance relative des sections efficaces pour les états nucléaires les plus bas, l'existence de bande rotationnelle dans 160 et 40~a

,

^etc

. . . .

A première vue l'existence d'excitations à grand nombre de particules et trous 3 des énergies basses s'accorde assez mal avec le schéma ordinaire du modèle des couches dont la classification des excitations est basée sur l'énergie importante nécessaire 3 l'excitation d'une seule particule. C'est dire l'intérét extréme de ces travaux pour la compré- hension du noyau. En fait, comme je l'ai déj3 mentionné au début de cet exposé, les premiers essais d'interprétation théorique, loin de re- mettre en cause le modèle des couches, se placent fort bien dans ce cadre. L'ensemble le plus com- plet d' informations concerne 160

,

comme nous l'ont montré dans un tableau d'ensemble

J.C. Roynette et al. (Orsay), pour lequel on dispose des spectres d'excitation par transfert de 1,2,3,4

...

particules. Les noyaux de la couche (sd) ont également été bien étudiés, avec ce type de réaction, malgré la décroissance rapide des sections efficaces avec le nombre de masse.

A. Tellez et al. (CEA) nous ont ainsi présenté le spectre du 40~a induit par 7 ~ i sur 3 6 ~ r ; leur courbe de section efficace nous donne une idée de la distribution en énergie des composantes 4p-4t de la fonction d'onde nucléaire du 40~a

.

Essayons de résumer les principales caractéristiques de ces mesures. L'ensemble des résultats montre que des réactions de transfert avec différents nombres de particules et de trous (avec des probabilités relatives différentes) excitent les mémes états, démontrant ainsi l'existence d'un mélange de configuratiorsimportant dans la mesure oa le noyau composé n'est pas le processus dominant. Les états les plus fortement excités appartiennent souvent 3 une bande rotationnelle, indiquant un rapport entre l'existence de configurations à grand nonbre de particules et de trous et l'existence d'une déformation du champ nucléaire. Les sections efficaces croissent

(8)

CONCLUSIONS

avec le moment angulaire total. Elles décroissent lorsque 2 augmente plus rapidement que ne l'ex- pliqueraient les seuls effets do la barrière cou- lombienne.

Quels sont les essais d'explication théorique de ces différents effets ? C'est d'abord Morinaga puis G.E. Brown qui ont remarqué que le saut d'énergie entre couches diminuait rapidement lorsqu'une déformation s'instaurait comme le montrent lesdiagrammes de Nilsson. Au lieu d'introduire a priori la déformation on peut la calculer semi-phénoménologiquement

a

l'aide du principe variationnel appliqué

a

des fonctions d'essais 2p-2t, 3p-3t, 4p-4tY etc

...

^{c'est la}

méthode des orbitales déformées appliquée exten- sivement dans la couche (sd) par nombre d'auteurs.

On peut également pour comprendre le phénomène s'appuyer sur des schémas très simplifiés tel que le modèle allongé, qui met en évidence l'effet d'alignement proton-neutron et la structure en quartets 2 protons-2 neutrons, quasi-indépendants, qui en résulte. Le modèle allongé permet de comprendre simplement la classification en énergie des excitations B n particules-n trous, la dimi- nution des sections efficaces de transfert en fonction du nombre de masse, (due à la dominance progressive du couplage j j sur le couplage LS) ainsi que la croissance des sections efficaces de transfert avec le moment angulaire total de l'état excité (due 3 la concordance entre schémas LS et jj pour les états de moment angulaire élevé).

Toujours dans ce domaine des états nu- cléaires à grand nombre de particules et de trous, Mme H. Paraggi nous a présenté un certain nombre d'expbrirnces récentes des groupes de Grenoble et de Saclay qui montrent que les idées exposées ci-dessus, déja bien testées dans le cas des noyaux légers, gardaient toute leur valeur pour

les noyaux moyens sphériques tels que les Nickels, les Zincs ou les Molybdènes. Le modèle allongé prédit en effet que les premières excitations

"compliquées" de ces noyaux sont des états 4p-2t

.

Ces états correspondent

a

2 particules du coeur fermé qui sont excitées et viennent se coupler 2 2 nucléons de la couche ouverte. De telles excitations sont compétitives en énergie avec les excitations 3 2 et 4 quasi-particules.

Leur existence vient d'etre prouvée d'une partpar les expériences de transfert a avec faisceau de 160 sur des cibles de 56s54~e (Tandem de Saclay) et d'autre part par les expériences de pick-up de type (pt) portant sur différents isotopes du Molybdène et du Zinc (Cyclotron de Gre- noble). Dans le premier cas le groupe de Saclay a mis en évidence des structures simples dans le spectre d'excitation des Nickels r6siduels, com- mençant

a

une énergie d'environ 3 MeV. Dans le deuxième cas le groupe de Grenoble a montré par exemple que par la réaction (p, t) sur 9 4 ~ 0

(constitué par un quartet 2 protons-2 neutrons au-dessus de la couche ferm6e go), on excite très fortement une structure simple au-del3 de 3 MeV ; par contre si la réaction a lieu sur le '*MO

,

la structure disparaît et c'est au fondamental et aux premiers états excités du 'OMO qu'on aboutit. Ces expériences suggèrent tout un programme expérimental pour l'étude systématique de cet aspect du modèle en coucheslongtemps ignoré, correspondant à l'existence de quartet quasi-indépendant dont l'orientation relative et la compétition avec les paires de l'effet dlappa- riement constituent essentiellement le spectre en-dessous de 10 MeV pour les noyaux sphériques à une couche incomplète. La généralité de ce mé- canisme à travers toute la table des éléments est attestée par les compilatjons récentes de M. Sakai

(INS, Tokyo) sur les bandes quasi-rotationnelles des noyaux moyens et lourds. Parmi les questions expérimentales à éclairer sur ce sujet je pourrais citer brièvement la variation de la structure des spectres alignés lorsque des paires de nucléons identiques sont ajoutées au noyau, la recherche du moment angulaire maximal des états alignés correspondants à la bande du premier état déformé, l'étude des états alignés à des énergies intermé- diaires entre 10 et 20 MeV, en particulier dans la région de la résonance géante pour les noyaux moyens et lourds, en relation avec la structure fine de cette résonance déja mentionnée. Comme l'alignement des quartets peut conduire à des moments angulaires élevés, très certainement les expériences du type (cr,xn), dont nous avons eu communication de quelques résultats par

D. Barneoud et al. (~renoble), joueront un role important pour étudier la fonction d'onde intrin- sèque des états de quartets. En par'ciculier les cascades de photons quadrupolaires sont une

(9)

C2-236 V. GILLET

signature des transitions entre états alignés.

Je voudrais également mentionnerun ré- sultat récent de Fernandez et al. (Saclay) sur la diffusion élastique d'a

a

très basse énergie aux angles arrières sur les isotopes du calcium. Ces résultats posent un problème extremement intéres- sant et sans doute leur explication apportera-t- elle des renseignements neufs sur l'existence d'agrégats 3 la surface nucléaire. L'on sait déj3 que la diffusion d'a à moyenne énergie et aux angles arrières sur le 40~a montre une ré- pulsion entre cible et projectile. Ce résultat n'est pas surprenant car l'a en pénétrant dans le 40~a est soumis au principe de Pauli. Ce qui est nouveau c'est que la section efficace aux angles arrières 3 très basse énergie montre la meme ré- pulsion, cette répulsion se faisant sentir dès que l'effet nucléaire est perceptible,

a

^{des dis-}

tances entre les centres de masse des fragments d'environ 11 F. (notons que la somme des rayons nucléaires est d'environ 7 F.). Ce résultat est extremernent surprenant si l'on considère tout d'abord que les queues des interactions à deux corps sont attractives et que d'autre part tous les autres isotopes du Ca montrent une interaction attractive avec l'a comme on s'y attendrait.

Pour qu'il y ait répulsion il faudrait que le principe de Pauli joue, c'est-3-dire qu'une particule a gravite dé jà autour du 40~a ou que la très faible interaction nucléaire entre l'a incident et le noyau cible soit suffisante pour transformer la particule a en un quartet en couplage jj lequel subirait une répulsion nette des excitations 4 particules-4 trous qui existent dans le fondamental du 40~a

.

Il serait très souhaitable, pour comprendre ce phénomène, de faire des expériences similaires sur des noyaux plus légers, en particulier sur 160

.

Je voudrais maintenant me tourner vers la physique nucléaire 3 moyenne et haute énergie, talle qu'elle a été discutée dans les rapports de MM. H. Kofoed-Hansen, C. Schuhl et P. Argan. Tout d'abord il est toujours beaucoup question dans ce domaine de la mise en évidence des corrélations

a

courte portée entre nucléons par des expérien- ces de diffusion élastique et inélastique B haut transfert d'impulsion. L'analyse des résultats expérimentaux en électrons, protons etc

. . ^.

^est

difficile car pour les domaines de moments de transfert étudiés actuellement (jusqu'a " 3F -1 ) l'effet des corrélations

a

longue portée sur la distribution des impulsions de particule est loin d'btre négligeable. Nous savons tous maintenant que l'état de Hartree-Fock est une très pauvre approximation des états fondamentaux. Le mélange de configurationsdans les états fondamentaux de 160, 40~a et 208~b constitue environ 50 % de la fonction d'onde. Ces effets jouent peu sur les nombres d'occupation et n'influent donc que de façon limitée sur les facteurs spectroscopiques extraits des expériences de transfert et de pick-up. Par contre ils introduisent des composantes dans la transformée de Fourier de la fonction densité 3 un corps qui s'étendent jusque vers 3 F -1

.

Par exemple la déviation du facteur de forme théorique du 40~a par rapport à celui prédit par un modèle de particule indépendante, pour des moments de l'ordre de 2 , 5 - 3 F -1

,

^{est 3}

peu près la meme que l'on remplace l'état fondamental de Hartree-Fock par un état fondamental corrélé dans l'approximation de la RPA (qui est une approximation des corrélations à longue por- tée) Qu que l'on utilise une fonction de Jastrow avec un coeur dur de 0,s F.

.

¹^: est donc néces- saire dans toute analyse de traiter sur le meme plan les effets dos aux corrélations 3 longue portée comme ceux dos aux corrélations

a

courte portée. Il faut malheureusement remarquer que dans les traitements actuels il n'est jamais possible de séparer de hçon unique ces effets.

Par exemple la fonction d'onde de Jastrow con- tient des distributions de moment qui sont du domaine du modèle en couchespur ou du mélange de configurations. L'utilisation de la matrice g de Brueckner permet effectivement de traiter de façon s6parée l'effet des corrélations

a

courte portée en ce qui concerne la définition d'une interaction effective. Mais la densité 3 un corps donnée par ce type de calcul résulte essentiellement des effets à longue portée.

effet

des corrélations à courte portée doit btre réintroduit par l'utilisation d'opérateurs de transition effectifs, ce qui est généralement négligé. Dans son exposé Kofoed-Hansen a insisté très justement sur ces difficultés d'analyse. Il a noté également que les effets 3 courte portée sont aussi masqués dans les noyaux légers par des effets importants tels que les corrections du centre de masse. Dans

(10)

CONCLUSIONS C2-237

ce cas il a calculé un modèle simple qui aboutit pour 4 ~ e Zl des contributions des effets 2 courte portée pour la section efficace en protons qui ne sont que 6 % des contributions des corrections du centre de masse et cela au premier maximum du facteur de forme, pour des transferts de l'ordre de 6 F-'

.

Pour des transferts plus élevés, les effets 3 courte portée augmentent relativement aux corrections du centre de masse mais les sections efficaces décroissent de façon telle qu'elles ne sont plus mesurables.

Enfin, lorsqu'il s'agit d'analyse d'expériences de diffusion de protons de haute énergie, plus les effets

a

courte portée sont importants plus les approximations utilisées pour le mécanisme de diffusion sont mauvaises. Actuellement la théorie de Glauber est douteuse dès que les impulsions transférées sont supérieures

a

1,2-1,4 F -1

.

Dans ces conditions la plupart des informations extraites des expériences de Palewski 2 très haute énergie mais aux petits angles

a

l'aide de la théorie de la diffusion multiple sont surtout représentatives des effets nucléaires à longue portée. La conclusion de Kofoed-Hansen est donc assez pessimiste : il y a peu d'espoir d'extraire de façon unique un ren- seignement sur la nature des interactions nucléon- nucléon

a

courte portée dans les noyaux par des expériences du type ee', pp' etc

. . .

oh ils sont en compétition avec les effets des corrélations

3 longue portée. On peut chercher B ne faire des expériences que dans des conditions très particu- lières oh la théorie, appliquée 2 des calculs mo- dèles simplifiés, prévoit des minimums soit pour les contributions de la fonction densité Zl un corps du modèle en couches, soit pour les corrections de centre de masse etc

...

L'étude des corrélations nucléaires à courte portée ne débutera réellement que lorsqu'on aura isolé et mesuré des processus dont l'existence dépend directement et essentiellement de ces corrélations. Par exemple au début de cet exposé nous avons mentionné que les corrélations

a

courte portée conduisent B l'existence d'agré- gats à plusieurs nucléons dont le centre de masse est doué relativement au noyau d'une impulsion élevée. De tels effets sont absolument interdits dans le cadre du modèle en couchesordinaire. Par conséquent ils suggèrent tout un progranune expé-

rimental basé sur des rêactions de pick-up ou d'éjection d'agrégats à transfert élevé du type

(P,P~), (p,pt), (P,P~) ou encore (p,~), (p,t), ($). En général les quelques résultats expéri- mentaux dont on dispose actuellement montrent que ces sections efficaces sont beaucoup plus grandes que ne le prédirait un modèle en couches, ou un modèle statistique. Une communication sur cette question a été présentée au colloque par Alard et al. (Clermont-Ferrand) qui montre des produc- tions anormalement élevées de 3 ~ e et He dans 4 la diffusion de protons sur 12c à 20 GeV.

Je voudrais mentionner le résultat de Berthaud et Isabelle sur la diffusion quasi- élastique d'électrons sur 12c qui demande inter- prétation. Dans cette expérience faite à 1'Accé- lérateur Linéaire d'Orsay le pic de diffusion quasi-élastique présente une structure 20 MeV au- delà de son maximum. Cette structure, corstituée de deux épaulements, ne peut etre expliquée ni par la structure en couchesdes nucléons liés ni par des effets de corrélation

a

courte portée.

Elle indique sans aucun doute I.'ouverture de voies et la détermination expérimentale de ces voies apporterait des renseignements intéressants sur la nature de la fonction d'onde nucléaire à des énergies d'excitation de l'ordre de 40-60 MeV.

Les résonances baryoniques dans la fonction d'onde nucleaire ont fait leur apparition au cours des conununications de C. Schuhl et de P. Argan. Au début de cet exposé nous avons déj2 mentionné les problèmes du moment magnétique du deuton ou de la diffusion élastique du deuton sur proton aux angles arrières. Ces résultats semblent indiquer l'existence de composantes de résonancesnucléoniques dans l'état fondamental du deutéron. L'observation directe de la résonance A(1236)3,2,3,2 par la réaction (y,p) sur deuton 3 ~ e et %le a été rgalisee par P. Argan et al.

avec la chambre à étincelles de Frascati. La ré- sonance A(1236) libre a une énergie d'environ 290 MeV avec une largeur de 120 MeV. Cette réso- nance est vue dans la diffusion y sur deuton et

y sur 4 ~ e mais elle n'est pas vue dans le cas de 1' He ce qui peut &tre do 2 des difficultés 3 expérimentales. Deuxième caractéristique, la réso- nance observée dans un noyau descend d'environ 30 MeV dans le cas du deuton et de 50 MeV dans le

(11)

cas de %e

,

enfin troisième caractéristique la largeur de la résonance décroît dans le noyau, elle est de 100 MeV dans le cas du deuton et de 60 MeV dans le cas de 4 ~ e

.

Actuellement on ne comprend pas pourquoi cette résonance n'est pas vue dans le cas de 3 ~ e

,

non plus que son dépla- cement important en fonction du nombre de masse.

Par contre son rétrécissement qui correspond à un accroissement de la durée de vie est facile à interpréter. En effet le pion est émis à l'éner- gie de résonance et sa probabilité d1@tre absorbé et émis plusieurs fois par les nucléons du noyau est grande et augmente avec la masse. Ces problè- mes montrent combien il est important de pour- suivre ces études sur des noyaux de masse plus élevée. C. Schuhl vous a présenté d'ailleurs le premier point obtenu sur l'Accélérateur Linéaire de Saclay pour la réaction (y,p) sur 160 avec des photons monochromatiques de 400 MeV.

Parmi les résultats de haute énergie présentés à cette conférence je voudrais citer celui de Montret et al. (Clermont-Ferrand) qui semble indiquer une différence entre le muon et l'électron. Le rapport des contributions électro- magnétiques longitudinales et transverses pour la diffusion de muons et d'électrons 2 20 GeV et pour des moments de transfert petits est d'environ 12 % dans le cas de l'électron et de 72 % dans le cas dix muon. A plus haut transfert les expériences du S.L.A.C. indiqueraient par contre que les deux

articules

se comportent de la m@me façon, Ces résultats demandent une confirmation par des analyses plus poussées tant expérimentales que théo- riques.

La physique nucléaire à haute énergie en est encore à un stade exploratoire. Il est bien évident qu'il faudra accumuler systématiquement un grand nombre de résultats expérimentaux pour pouvoir commencer à construire un modèle de la fonction d'onde nucléaire aux très courtes distances. Pour attaquer ces problemes expérimentaux et théoriques je voudrais reprendre les conseils de Kofoed-Hansen. 1) 11 faut aborder les problemes les plus simples les premiers, en particulier sur les systèmes nucléaires les plus élémentaires : deutéron, tritium, 3 ~ e , 4 ~ e

,

auxquels j'ajoute- rais ','0 40~a et 208~b

,

²⁾ il faut isoler spé- cifiquement les effets qu'on cherche à mettre en

évidence, et pour cela penser entre autres de façon détaillée à la géométrie des expériences de haute énergie, 3) il faut faire des expériences numériques nombreuses pour étudier la variation des effets cherchés avec les paramètres expéri- mentaux. En fait le domaine de la physique nu- cléaire

a

haute énergie doit se révéler si riche que toute mesure pratiquement sera intéressante.

c'est l'inattendu qui sera sans doute le plus fructueux étant donné le stade très primitif de la théorie.

Pour conclure, je voudrais finalement reprendre ces deux conseils que nous a donnés M. Kofoed-Hansen et que ne renierait pas Mr de la Palisse : il faut que les expérimenta- teurs fassent des mesures précises et les théori- ciens de bons modèles. Malgré l'ampleur de la tâche ces conclusions sont si sages et si peu sujettes à controverse que je les ferai miennes.