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Submitted on 1 Jan 1959
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Étude de la réaction Be (n, 2n) 2α
Cao Xuan Chuan
To cite this version:
Cao Xuan Chuan. Étude de la réaction Be (n, 2n) 2α. J. Phys. Radium, 1959, 20 (6), pp.621-623.
�10.1051/jphysrad:01959002006062100�. �jpa-00236109�
621.
ÉTUDE DE LA RÉACTION Be (n, 2n) 203B1
Par M. CAO XUAN CHUAN,
Laboratoire de Physique nucléaire, Orsay, (S. et O.).
Résumé. 2014 Cette réaction a été étudiée par la méthode d’incorporation du Be dans les plaques
nucléaires. Ces plaques sont irradiées aux neutrons de 14 MeV. L’observation des deux alphas résultants permet d’étudier les niveaux excités du 8Be. La réaction se fait surtout avec passage
par le niveau 2,9 MeV.
La section efficace est estimée à 470 mb environ avec une précision de 30 %. Une étude sur la possibilité d’un mécanisme de réaction avec émission d’un « bi-neutron » donne un résultat négatif.
Abstract. 2014 This reaction has been investigated by incorporating 9Be in nuclear plates. These plates are irradiated with 14 MeV neutrons. The observation of the two resulting alphas provides a means of investigating the excited levels of 8Be ; it seems that the reaction goes mostly through the 2,9 MeV excited level of 8Be.
Thec ross-section is estimated to 470 mb with 30 % précision. Search for the possibility of emis-
sion of a " di-neutron " gives a negative result.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 20, JUIN 199,
Cette réaction a été l’objet de différentes recherches [1], [2], [3] avec des neutrons incidents
de l’ordre de quelques Me V. Nous avons étudié
cette réaction par la méthode des plaques
nucléaires. Le béryllium a été incorporé, au labo- ratoire, dans une émulsion photographique en gel spécialement préparée à cet effet par la Maison
Ilford, sous forme de (S04)2Be. La concentration du béryllium dans les plaques nucléaires ainsi pré- parées est de 0,0079 mg/cc (*).
Nous avons adopté la méthode de développement
« température » pour ces plaques qui ont une épaisseur de l’ordre de 200 microns. Les obser- vations sont faites avec un microscope Stiassnie de grossissement 800.
Les neutrons incidents ont une énergie de 14 MeV
et sont obtenus à partir de la réaction :
Le dispositif expérimental est le suivant ( ftg.1) :
FIG, 1.
(*) Je tiens à exprimer ma gratitude à M. Waller, Direc-
teur du laboratoire de recherches de la Maison Ilford, qui
m’a donné des conseils précieux sur la méthode d’incor-
poration du béryllium dans l’émulsion photographique et je suis très reconnaissant à M. le Dr Jamet du Commissariat à l’Énergie Atomique qui m’a aimablement indiqué les précautions à prendre pour éviter les dangers résultant de la toxicité du béryllium.
. La figure 2 représente le spectre énergétique des
neutrons incidents obtenus par observation des traces de protons projetés.
FIG. 2.
Les étoiles provenant de la désintégration 9Be(n, 2n)2ocse composent de deux traces laissées par les deux alpha issus de l’éclatement du noyau résiduel 8Be.
L’interaction des neutrons incidents de 14 MeV
avec les protons et les noyaux légers (carbone, oxygène, etc...) qui se trouvaient dans l’émulsion
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01959002006062100
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nucléaire, provoque un « bruit de fond » important qui risque de gêner l’observation du phénomène
cherché. Une étude préliminaire de ce « bruit de
fond » s’avère donc indispensable [4]. Les phéno-
mènes les plus gênants sont :
o) Les réactions 12Ç(n, n’)3oc, pour lesquelles un
des oc n’a pas assez d’énergie pour laisser une trace observable. Le phénomène se présente alors sous
forme d’une étoile à deux branches analogue à celle qui nous intéresse.
b) Les protons projetés par les neutrons para- sites et qui subissent un choc contre un noyau lourd ; dans ce cas, ces protons laissent dans l’émulsion des traces ayant le même aspect que les
« fourches ».
Ces incertitudes peuvent être levées par une étude préliminaire sur une plaque non chargée
au Be et irradiée dans les mêmes conditions.
Soient pi, p2, les impulsions des deux oc dans le sys- tème du centre de masse du 8Be ; pi, P2, leurs
impulsions dans le système du laboratoire et pn celle du 8Be.
7) : l’angle entre pR et la direction d’éclatement des 20e (fin. 3).
FIG. 3.
Nous voyons que l’aspect de la fourche ABC est
conditionné par deux paramètres : pR et ¥J.
Cette fourche peut se présenter sous différents aspects et pratiquement, il est difficile, à première
vue, de les distinguer de celles provenant du « bruit
de fond ».
Pour faciliter la recherche des phénomènes, nous
nous plaçons dans un cas particulier où :
Nous aurons donc pi) = Ip2B et les phénomènes
cherchés se présentent sous forme d’étoiles avec
deux branches égales. L’importance du « bruit de
fond », dans ce cas, devient négligeable.
Études des niveaux excités du 8Be. - Soient :
El, E2, les énergies des deux oc ; 0 : angle entre
ces 2 oc.
L’énergie du niveau excité du 8Be est donnée par la formule :
(en négligeant la différence de masse entre le 8Be
et les 2 a).
La figure 4 représente la répartition statistique
de E*. Sur ce diagramme, nous ne voyons pas le niveau fondamental du 8Be, parce que, si la réaction
se fait avec passage par ce niveau, les deux oc rési-
duels auraient dans le système du centre de gravité
du 8Be, une énergie cinétique totale d’environ 0,08 MeV. Les deux traces de la fourche qui en
résulte font un angle très faible et ne sont pas observées.
FIG. 4.
On voit que la réaction se fait essentiellement
avec passage par le niveau de 2,9 MeV du "Be. Les
niveaux 4,2 et 5,2 MeV mentionnés dans certains travaux n’ont pas été observés ici.
Enfin, le domaine d’énergie qui nous concerne ne
permet pas d’atteindre les niveaux supérieurs
du 8Be.
Évaluation de la section efficace. - L’intensité des neutrons incidents est obtenue par la numé- ration des étoiles à trois branches provenant de la
réaction 12C(n, n’)3oc, dont la section efficace de réaction pour les neutrons de 14 MeV est connue [5].
La méthode adoptée dans la préparation des plaques chargées au Be permet de connaître la
concentration en Be avec une précision de 1-2 %.
En tenant compte des précautions citées plus haut, et en supposant isotrope la distribution
due 7] [5], on peut estimer la section efficace-totale à 470 mb avec une précision de l’ordre de 30 %.
Dans les limites de précision admises, ce résultat
est compatible avec une autre détermination expé-
rimentale récente [7] pour l’énergie considérée.
Cette valeur de la section efficace est assez voisine de celle calculée théoriquement par M. Sachs [8]
d’après la théorie de la « production multiple de particules » de Fermi [9]. Elle diffère sensiblement de celle calculée d’après la théorie de Mama- xakhlisov [10] qui explique mieux les résultats
expérimentaux pour des neutrons incidents de 2 à 4 MeV.
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Étude du « Bi-neutron ». - Soient : pno = impul-
sion du neutron incident.
pnt, En1, p,, En2 = impulsions et énergies des
neutrons émis.
Nous avons les relations suivantes :
Nous pouvons mesurer :
Formons le rapport :
en posant :
’ Si les deux neutrons sont émis dans une même direction avec une même énergie, c’est-à-dire sous
forme de « bi-neutrons » :
Dans ce cas, R2 = 1. Dans les autres cas, R 1.
La figure 5 montre la distribution statistique
de R. Nous avons une majorité de cas R 1. Ce
résultat rejoint donc les conclusions de Anserova et coll. [11]. Remarquons, en outre, que laméthode
d’analyse adoptée ici permet d’éliminer presque
complètement les phénomènes parasites (.R > 1).
Je voudrais, pour terminer, rendre hommage à la
mémoire du Pr Frédéric Joliot si brutalement dis- paru ; il avait manifesté beaucoup d’intérêt pour
ce travail et mis à ma disposition, dans son labo-
ratoire, les moyens nécessaires pour mener à bien cette étude.
Je tiens, d’autre part, à exprimer mes remer-
ciements à M. R. Chastel qui a pris la direction de
mon travail et m’a permis ainsi de bénéficier de son
expérience de problème concernant l’utilisation des
FIG. 5.
émulsions photographiques nucléaires, à M. Gauvin qui m’a prêté une aide efficace dans la préparation
des plaques nucléaires.
Je tiens également à exprimer ma reconnaissance à M. Magnan, sous-directeur du Laboratoire de
Physique Atomique et Moléculaire du Collège de
France et à M. Suzor, sous-directeur du Laboratoire
de Synthèse Atomique d’Ivry où les irradiations ont été faites. Mes remerciements vont également
à MM. Lévy, Torki et Moch qui, dans ces labora- toires, m’ont facilité ces irradiations.
Manuscrit reçu le 8 janvier 1959.
. (Modifié le 12 mars.)
BIBLIOGRAPHIE
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