Sur la production et la détection de deutons polarisés

HAL Id: jpa-00236266

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00236266

Submitted on 1 Jan 1960

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Sur la production et la détection de deutons polarisés

R. Barloutaud, H. Faraggi, L. Rosen, S.M. Shafroth

To cite this version:

R. Barloutaud, H. Faraggi, L. Rosen, S.M. Shafroth. Sur la production et la détection de deutons polarisés. J. Phys. Radium, 1960, 21 (5), pp.369-372. �10.1051/jphysrad:01960002105036900�. �jpa- 00236266�

369.

SUR LA PRODUCTION ET LA DÉTECTION DE DEUTONS POLARISÉS

Par R.

BARLOUTAUD,

^H.

FARAGGI,

^{L. ROSEN}

(*)

^et S. M. SHAFROTH

(**),

C. E. N., Saclay.

Résumé. ²⁰¹⁴ La polarisation vectorielle éventuelle des deutons émis dans la réaction 9Be(p, d)8Be, provoquée par les protons de 11MeV du cyclotron ^de Saclay, ^{a été} analysée à l’aide de la réaction

12C(d, p) ^13C.

Le faisceau de deutons de 10 MeV, ^{émis à 25° de} la cible de béryllium, est refocalisé sur une cible mince de polyéthylène, placée ^{au centre} d’une chambre à émulsions nucléaires. L’intensité des dif- férents groupes ^de protons correspondant ^à l’état fondamental et aux premiers états excités de 13C, ^{émis à} droite et à gauche ^{de la} cible, ^a été mesurée pour différents angles.

Par ailleurs, les données relatives aux déphasages ^de la diffusion 03B1-deutons permettent ^de prévoir

une polarisation vectorielle importante ^entre les résonances situées à 1,07 ^{MeV et} 4,6 MeV pour

l’énergie des deutons dans le système ^du laboratoire. Pour observer cet effet, la diffusion 03B1-deutons

a été provoquée ^{à l’aide} d’alpha ^de 3,4 ^{MeV fournis} par le Van de Graaff de Saclay ^et d’une cible gazeuse de deutérium. Les deutons diffusés à 22°5 sont analysés ^à l’aide de la réaction 12C(d, p) ^13C.

Les résultats préliminaires ^montrent qu’un certain effet a été observé dans les deux expériences.

Abstract. ²⁰¹⁴ The problem ^of producing ^a deuteron beam with pure vector polarization ^{and of} detecting ^this polarization ^is approached ^{from two} directions. In one experiment ^the polarized

deuterons are generated by ^{way of the} 9Be(p, d) ^" pick-up " ^{reaction. In the second} experiment

3.4-MeV alpha particles ^{scatter deuterons} through ^{145° in the c.m.} system. ^{In both} experiments

the polarization produced is revealed by ^a left-right asymmetry ^{in the} 12C(d, p) ^13C reaction, which is known to give ^rise to polarized protons ^when the deuterons are unpolarized.

Each of the above experiments ^indicates significant ^deuteron polarization.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 21, ^MAI 1960,

En l’absence de ^sources fournissant directement des deutons dans un état de

polarisation

^bien

défini,

il serait très intéressant de

pouvoir disposer

^de

réactions nucléaires

répondant

^{à ces} conditions.

Pour les protons, ^on sait que la diffusion

élastique

de ces

particules

^{sur l’hélium ou le} carbone donne satisfaction dans une certaine mesure. Pour les

deutons, si l’on borne ses ambitions à la

production

de deutons

polarisés vectoriellement,

^{deux voies}

semblent ^a

priori

ouvertes : celle des réactions

(p,

d)

procédant

par ^«

pick-up »

^{et la diffusion}

élastique

de deutons sur l’hélium à basse

énergie.

A. ^- Réactions

(p, d).

^{- De même} que pour le

«

stripping

^{», si l’on tient} compte des interactions du _noyau avec les

particules

^{entrantes et} sortantes,

les théories des réactions de

pick-up prévoient

pour les deutons sortant une

polarisation

essentielle- ment vectorielle un peu au-delà du ^maximum de la distribution

angulaire [1] ;

les forces tensorielles n’interviennent que ^{comme une} faible correction,

qu’il

^est d’ailleurs

possible

^de déterminer

expéri-

mentalement à l’aide de la réaction inverse

[2].

Nous avons cherché à mettre en évidence une

telle

polarisation

des deutons émis dans la réaction

9Be(p, d)8Be

^{sous un}

angle

^{de 250}

(système

^du

laboratoire)

^un peu au-delà du maximum de ^la dis-

(*) Détaché du Laboratoire de Los Alamos.

(**) Northwestern University, Evanston, ^{U. S. A.}

tribution

angulaire. L’analyseur

^{est fourni par la}

réaction

12C(d,p)13C

pour

laquelle

^{un certain}

nombre de mesures

expérimentales

^{de la}

polarisa-

tion Pp ^des protons émis dans la réaction

provoquée

par des deutons ^non

polarisés

^{ont été faites. ’}

On sait que

[3],

^{si une réaction}

(d, p)

^est provo-

quée

par des deutons de

polarisation

pure- ment vectorielle Pd, ^les protons ^{émis doivent}

pré-

senter une

asymétrie droite-gauche (R-L)

^donnée

par la relation :

Pp ^{étant connu} par ailleurs, ^{la mesure}

expéri-

mentale de E permet ^la détermination de Pd. ^Si l’on ne tient pas compte des forces

spin-orbite,

^Pp

est limité à

1/3

^{et la}

polarisation

^est

positive

^ou

négative

suivant que le

spin

^de l’état final est

égal

^à ln ±

112, ln

^{étant le moment orbital du neu-}

tron

capturé.

^La

polarisation

^est considérée ^comme

positive

dans la direction du

produit

^{vectoriel des}

particules

^entrantes et sortantes.

DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL. ^- Le faisceau de

protons de 11 MeV fourni par le

cyclotron

^{de Sa-}

clay

^{est focalisé sur une cible de}

béryllium

^dé

48

Mg[CM2.

^{Dans ces} conditions, ^{les deutons émis}

à 250 à- droite de la cible ont une

énergie moyenne

de 9 MeV. Ils sont

séparés

^{des autres}

particules

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105036900

370

FIG. 1. ^- Polarisation des deutons dans la réaction 9Be(p, d) ^8Be.

par ^un aimant

d’analyse

^et refocalisés sur une

cible de

polytène

^{de 10}

mg/cm2 placée

^{au centre}

d’une chambre à émulsions nucléaires. Celles-ci sont

disposées radialement,

^{tous les}

80,

^{et chacune}

d’elles couvre un

angle

solide utilisable de 2.10-2 stéradian. La

symétrie

^des

angles

par

rapport

^à

l’axe de la chambre a été contrôlée et l’ensemble du

dispositif soigneusement aligné

pour minimiser les

asymétries expérimentales.

Les

émulsions développées,

compte ^{tenu des}

absorbants placés

devant elles lors de la pose,

permettent

l’observation des protons ^de

12C (d,p)13C (J

⁼

1/2 - ; ln

⁼

1)

pour ^tous les

angles,.

^et celle des

protons correspondant

^aux

niveaux

3,01

^MeV

(J =1/2 + ln

⁼

0)

^et

3,85

^MeV

(J =5/2 + ; ln,

⁼

2)

pour ^les

angles supérieurs

à 450. Le niveau à

3,69

^MeV donnerait des

protons

indiscernables de ceux du niveau à

3,85

^{MeV mais}

la section efficace

correspondante

^est

pratiquement négligeable [4].

RÉSULTATS. - Les conditions

expérimentales n’ayant

^pas

permis

^de

disposer

d’une pose ^assez

longue,

^les

statistiques

portent ^{sur un}

petit

^nombre

de traces et 1es résultats doivent être considérés

comme tout à fait

préliminaires (tableau

¹ p.

372).

On peut ^{voir que,} seule,

l’asymétrie correspondant

au niveau de

3,85

^{MeV à 500 donne un résultat}

positif statistiquement

valable. Toutefois ^on peut ^remar-

quer que, conformément ^aux

prévisions théoriques, l’asymétrie correspondant

^{au niveau à}

3,09

^MeV (1,, ⁼

0)

pour le ^même

angle

^{est nulle et} que, bien que n’excluant pas la valeur zéro, ^les

asymétries correspondant

^au fondamental

(J

= In ^--

1/2)

pour les

angles

^{de 34° et 42° sont de}

signe

^contraire

à celle de l’état 3,85 ^MeV

(J

= ln +

1/2) ;

^{il existe}

donc très

probablement

^une

polarisation

^{des deu-}

tons incidents.

Pour estimer l’ordre de

grandeur

^{de cette}

pola-

risation à

partir

^{de la relation}

(1)

^{il faut connaître}

les valeurs

correspondantes

^de Pp. Pour le fonda-

mental,

^nous

disposons

^{des données}

expérimentales

du groupe de

Liverpool [5]

^à

8,9 MeV, énergie

^très

voisine de celle des deutons de notre

expérience.

Il est satisfaisant de constater que les valeurs de Pd ainsi obtenues pour les deux ^mesures à 42°

et 340 sont concordantes et de

signe opposé

^{à celle}

de Pp

puisque

^{dans la réaction}

9Be(p,d)8Be

on a J = 1,,

+ 1/2.

Pour l’état

excité,

^il

n’y

^a pas de détermination

expérimentale

^de Pp dans le domaine

d’énergie

considéré.

Toutefois,

dans le cadre de la théorie

utilisée,

^{excluant la} contribution des termes

spin- orbite,

^on peut ^{fixer à la}

polarisation

^des protons

la limite +

1/3,

^ce

qui

^{fixe à Pd la limite inférieure}

de + 12

% ±

⁶

%.

^{La limite}

supérieure

^étant

fixée par les mesures sur l’état

fondamental,

^on

peut

dire que l’ensemble des ^mesures

donne,

pour

371

FIG. 2.

la

polarisation

^des deutons émis à 250 dans la réaction

9Be(p, d)8Be,

^une valeur de l’ordre de

+ 11% ± 6%(1)

En tout état de _cause, il ne semble _{pas que la} réaction

(p, d)

^{sur le}

béryllium

^{à 25°}

puisse

^fournir

une source utilisable de deutons

polarisés

^{et ils}

semble que l’état excité de

3,85

^{MeV de 13C}

pourrait

fournir un

analyseur

^{assez sensible. Des mesures}

expérimentales

^{de Pp pour cet état seraient}

souhaitables.

(1)

Si l’on tient compte des forces spin-orbite, Pp peut dépasser la valeur 1/3. ^En prenant la limite absolue Pp ^{1 on obtient} Pd > ³ %. Par ailleurs la limite supé-

rieure expérimentale ^{Pd 20} % donne pour Pp ^{la limite}

inférieure Pp > ¹⁸ %.

B. ^- Diffusion a-deutons. ^-- Des calculs théo-

riques [6]

^{basés sur les}

déphasages

observés dans la diffusion

élastique

^{des deutons sur l’hélium à}

basse

énergie

^laissent

prévoir

^une

polarisation

^vec-

torielle

importante

^dans l’intervalle

d’énergie compris

^{entre les} résonances à

1,07

^et

4,6

^MeV

(énergie

des deutons dans le

laboratoire),

^la

pola-

risation tensorielle étant

pratiquement négligeable.

Nous avons cherché à observer cette

polarisa-

tion en utilisant le faisceau oc de

3,4

^{MeV fourni}

par le Van de Graaff de

Saclay

diffusant à 22°5 les deutons d’une cible gazeuse de deutérium

(1/2

^at-

mosphère)

^{et en}

analysant

^la

polarisation

^obtenue

à l’aide de la réaction

12C(d, p)13C.

^Le

dispositif expérimental

^est

représenté

^{sur la}

figure

^{2. La cible}

de carbone est constituée par ^une feuille de

poly-

tène de 1

mg/cm2

^{et trois émulsions nucléaires}

permettent d’enregistrer

^les

particules

^{émises vers}

l’avant

jusqu’aux

environs de 80°. Malheureuse- ment, ^{dans les} conditions

expérimentales

^{de cette}

première tentative, l’énergie

^des deutons était

comprise

^entre

1,6

^{et 1}

MeV,

^domaine

d’énergie

où la réaction ne

procède

pas essentiellement par

FIG. 3. ^- 12C(d, p) ^13C.

stripping

^{et où} de nombreuses résonances du noyau

composé

^{ont été}

signalées [7].

^{On se trouve}

ainsi

en dehors du domaine de validité de la théorie utilisée.

Toutefois,

^{les mesures} effectuées ont mon-

tré une

légère

différence des sections efficaces

gauche

^et

droite,

de l’ordre de 8

%

^vers

^45°,

^aux

environs du maximum de la distribution _angu- laire

(Iîg. 3).

Nous

^{avons donc}

repris

^cette

expérience

^avec

un faisceau

d’énergie

^mieux

définie,

^{en utilisant}

comme

analyseur

^{une cible de}

paraffine

^lourde permettant l’observation simultanée de la réaction

D(d, p)T

^{et de la réaction}

12C(d, p)13C.

^{La réaction}

D-D dans ce domaine

d’énergie procède

essentielle- ment par

stripping

^{et de} meilleurs résultats peuvent

372

être

espérés.

Les résultats sont actuellement en cours de

dépouillement.

En résumé, ^{il a été}

possible

^{de mettre en évidence}

la

polarisation

vectorielle des deutons. Un ana-

lyseur plus

sensible que la réaction

12C(d, p)13C

serait souhaitable.

TABLEAU 1

Les auteurs

expriment

^leur reconnaissance aux

équipes

de conduite du

cyclotron

^{et du Van de Graff}

de

Saclay, qui

^{ont assuré} l’irradiation des émul-

sions,

^aux

microsro pistes qui

^{les ont}

dépouillés,

ainsi

qu’à

MM. Thirion et Cotton pour l’intérêt

qu’ils

^ont

témoigné

^{à ce travail.}

RÉFÉRENCES

[1] ^RAYNAL (M.), Communication privée.

2] ^RODBURG (L.), Communication privée.

[3] ^SATCHLER (G. R.), ^Nucl. Phys., 1958, 6, 543.

[4] ^ROTBLAT (J.), Phys. Rev., 1951, 83, ^1271.

[5] ^BOKHARI (M. S.), ^COOKSON (J. A.), ^HIRD (B.) ^{et WEE-}

SAKUL (B.), ^Proc. Phys. Soc., 1958, 72, ^88.

[6] ^PHILIPPS (R. ^J. N.), ^à paraître.

[7] ^SARMA (N.), ^GOVINDJEE (M.) ^{et ALLAN} (H. R.), ^Proc.

Phys. Soc., 1957, 70,68.