PROPRIÉTÉS DES NIVEAUX INDUITS PAR LES NEUTRONS DANS LE THORIUM 232 ET LE GADOLINIUM

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Submitted on 1 Jan 1968

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PROPRIÉTÉS DES NIVEAUX INDUITS PAR LES NEUTRONS DANS LE THORIUM 232 ET LE

GADOLINIUM

P. Ribon, H. Derrien, A. Michaudon, M. Sanche

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P. Ribon, H. Derrien, A. Michaudon, M. Sanche. PROPRIÉTÉS DES NIVEAUX INDUITS PAR

LES NEUTRONS DANS LE THORIUM 232 ET LE GADOLINIUM. Journal de Physique Colloques,

1968, 29 (C1), pp.C1-203-C1-205. �10.1051/jphyscol:1968179�. �jpa-00213513�

PROPRIÉTÉS DES NIVEAUX INDUITS PAR LES NEUTRONS

PROPRIÉTÉS DES NIVEAUX INDUITS PAR LES NEUTRONS DANS LE THORIUM 232 ET LE GADOLINIUM

P. RIBON, H. DERRIEN, A. MICHAUDON et M. SANCHE Centre d'Etudes Nucléaires, Saclay

Résumé. - Les largeurs neutroniques réduites de 232Th furent déterminées d'après la mesure de sa section efficace totale d'interaction avec des neutrons lents ( E < 3 keV). Leur distribution montre un manque de petits niveaux en même temps qu'un excès de très petites valeurs de rn qui peuvent être interprétées comme dues a des interactions avec des ondes « p )). Nous donnons des valeurs des fonctions densité So et SI. Des valeurs des espacements moyens des niveaux des iso- topes impairs de Gd sont également indiquées.

Abstract. - The reduced neutron widths of 232Th were determined from the total cross sec- tion data obtained using slow neutrons (E

<

3 keV). Their distribution shows a loss of low levels but at the same time there is an excess of very low levels which can be interpreted as due t o p wave interaction. We present values of the strength functions So and ^Si. Also values of average spacing of Gd levels are given.

1. Thorium-232. - La section efficace totale d'in- teraction des neutrons lents avec 2 3 2 ~ h fut mesurée afin de vérifier les propriétés statistiques des niveaux ; pour cela nous avons dû étudier les petites résonances détectées en grand nombre

-

probablement presque toutes dues à des ondes ⁽⁽ p ».

Certains des résultats ont déjà été publiés [ l , 21.

Nous n'examinerons dans cet article que ceux relatifs aux largeurs neutroniques réduites.

CONI>ITIONS EXP~RIMENTALES. - Les mesures de la section efficace totale de 2 3 2 ~ 1 1 furent effectuées par la méthode du temps de vol en utilisant l'accélérateur linéaire de Saclay comme source pulsée de neutrons.

Afin de diminuer l'effet Doppler, l'échantillon était généralement refroidi à 77 OK. La résolution variait avec l'énergie -étant de l'ordre de 0,7 ns/m à 2 500 eV.

L'analyse des résultats fut effectuée jusqu'à 3 keV.

Nous avons ainsi identifié 266 résonances sûres

- et 65 autres probables. Des mesures antérieures [3, 41 n'en dénombraient que 170, alors que nos ana- lyses conduisent à supposer l'existence d'environ 700 niveaux ^{(< s} » ou ^<( p ⁾⁾ dans la même gamme d'énergie.

DISTRIBUTION DES LARGEURS NEUTRONIQUES RÉ- DUITES. - La distribution de ces largeurs pour les résonances dont

r:

excède 0,15 meV est en excellent accord avec une loi en X 2 à 1 degré de liberté avec

On peut en déduire la fonction densité

L'excès de niveaux ayant des largeurs

r: ^<

0,15 meV est interprété comme principalement d û aux ondes

(( p 1).

Par contre, cette même distribution pour les réso- nances jusqu'à 500 eV ne peut pas être décrite correc- tement par une loi en x 2 à un degré de liberté : il appa- raît un manque de niveaux ayant des

rn

compris entre 0,02 et 0,5 meV. Ce désaccord apparaît sur la figure 1. Chaque résonance y est représentée par un point. L'échelle de gauche donne la probabilité P, d'après la loi en X2 à un degré de liberté, d'avoir

r:/< r:

^> plus petit que l'ordonnée.

Les courbes en pointillé correspondent à une lar- geur neutronique fictive :

On remarque un espace vide au-dessous de 500 eV dont la probabilité d'existence selon la loi de Porter et Thomas peut être évaluée à environ.

De tels effets ont déjà été signalés [5] : ils sont géné- ralement interprétés comme étant dus à la non-détec- tion des petites résonances, soit pour des raisons expkrimentales (résolution, statistique ou épaisseur insuffisantes), soit parce qu'elles sont masquées par de grandes résonances voisines.

Aucune de ces raisons ne semble pouvoir expliquer l'effet observé : d'une part, n'ayant qu'une population

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1968179

C 1

-

²⁰⁴ R. RIBON, H. DERRIEN, A. MICHAUDON, M. SANCHE

C

^Pool

FIG. 1.

-

Distribution des largeurs neutroniques réduites

r n

en fonction de i'énergie ; la valeur moyenne < T'n > est prise égale à 1,55 meV.

de résonances (( s », la répulsion des niveaux rend peu probable le fait que beaucoup de petites résonances s » soient cachées par des grandes ; d'autre part, le grand nombre de petites résonances (( p ⁾⁾ détectées montre que les conditions expérimentales étaient satisfaisantes.

On peut se demander alors si les résonances situées sous cet espace vide ne seraient pas toutes des réso- nances ^ct p ^B.

Par la mise en évidence d'une interférence poten- tielle résonnante en transmission, nous avons montré que certains petits niveaux étaient ⁽⁽ s ».

En simulant la section efficace expérimentale, les paramètres de résonances étant tirés au hasard avec les valeurs moyennes expérimentales et suivant les lois de Porter et Thomas et de Wigner, il n'est pas possible d'obtenir un tel espace vide dans la distri- bution des largeurs

ïn.

Pour savoir si ce phénomène existe pour d'autres noyaux, il serait souhaitable de pouvoir disposer de quantités importantes d'isotopes séparés de noyaux pairs pairs (nous disposions d'environ 2 kg de tho- rium).

FONCTIONS DENSITÉ. - Celles-ci peuvent être déter- minées :

- d'après la pente de l'histogramme 2; nous trouvons ainsi :

Cette dernière valeur, déterminée d'après les réso- nances supposées ⁽⁽ p » jusqu'à 500 eV, doit être majo- rée pour tenir compte des niveaux perdus : le facteur correctif déterminé par simulation de la section efficace est de 1,8.

D'OÙ: S , 2 i , 3 x 10-4

- d'après la distribution de nous avons déjà trouvé So = 0,92 x Nous obtenons de même : S , E 1,4 x ;

- d'après la section efficace moyenne à haute énergie (au-delà de 10 keV). Une telle expérience, récemment effectuée, est en cours de dépouillement.

Des résultats récents du centre de Harwell donnent S , E 1,7 x valeur plus élevée que les deux précédentes.

ÉTUDE DES RÉACTIONS C 1

-

²⁰⁵

La grande difficulté de ce genre d'étude est l'attri- bution du moment orbital des petites résonances, dont dépend beaucoup S I . Des calculs de simulation de section efficace par méthode de Monte Carlo, actuellement en cours, permettront de préciser les

I ésultats numériques.

II. Gadoliniuni.

-

La section efficace totale de

"'Gd et '''Gd a été mesurée avec de faibles quantités de ces deux isotopes [7]. L'analyse des résul- tats est en cours et sera publiée ultérieurement. Nous donnons seulement, dans cet article, les espacements moyens < D > = 1,40eV (15'Gd)et

<

D > = 4,63eV (157Gd) pour l'ensemble des résonances des deux états de spin. Si la différence des espacements n'était due qu'à celle des énergies de liaison, nous en dédui-

rions une valeur d u paramètre a r 40 MeV-' en sup- posant que l'énergie d'appariement est la même pour les deux isotopes. Cette valeur paraît exclue, il est très probable que a diminue lorsque A passe de 156 à 158.

Références

[ l ] RIBON (P.) et al., C. 1. P. N., Paris, 1964.

[2] RIBON (P.) et al., International Conference on the study of nuclear structure with neutrons, Anvers,

1965 ; EANDC 50 S.

[3] ASGHAR (M.) et al., EANDC-UK-565.

[4] GARG (J. B.) et al., Phys. Rev., 1964, 134, 13985.

[5] MICHAUDON (A.) et al., Nuclear Physics, 1965,69,545.

[6] UITLEY (C. A.), Conférence sur les constantes nuclé- aires, Paris, 1966 ; CN 23/36.

[7] RIBON (P.) et al., Conférence sur les constantes nuclé- aires, Paris, 1966 ; CN 23/72.

ÉTUDE DES RÉACTIONS 139La (p, 3p 3n)

¹³⁴

nl,fCs ET s9Y (p, 3p 3n)

⁸⁴

ln.fRb

J. C. KRUPA et NGUYEN-LONG-DEN Institut de Physique Nucléaire, Orsay

Résumé. - Ces réactions induites par des protons de ⁴⁰ a ¹⁵⁵ MeV ont été étudiées par lz méthode du rapport des sections efficaces de formation des états isomériques. Pour certaines énergies des protons incidents elles pourraient être interprétées suivant un mécanisme de diffusion quasi-élastique (p, pz) suivie de l'évaporation d'un neutron.

Abstract.

-

These reactions induced by 40 to 155 MeV protons were studied by measuring the ratio of the isomeric state formation cross-sections. For some encrgies of the protons the resultscould be intcrpreted as a quasi-elastic (p, pz) scattering followed by evaporation of a neutron.

Introduction.

-

Dans un travail antérieur [l], nous avons étudié la réaction '39La (p, pu) 135m,fCs par la méthode du rapport o,n/(a,,,

+

of) des sections efficaces dc formation des états isomériques et nous avons trouvé qu'il est constant et égal à 0,2 quand l'énergie des protons varie de 100 à 155 MeV. L'inter- prétation théorique a été faite en supposant quc cette réaction s'effectue par un mécanisme de diffusion quasi-élastique (p, pz) suivie d'une émission de photons et qu'après le choc le noyau cst laissé avec une énergie d'excitation voisine de celle de séparation du neutron

(El

⁼ 9,12 MeV). La valeur élevée de cette énergie nous a amenés à examiner la possibilité de l'évapo- ration d'un neutron aprCs le choc, c'est-à-dire d'étudier la réaction du type (p, prxn) qui conduit à deux états isomériques de 13"Cs pour une cible de lanthane et à ceux de *"Rb pour une cible d'yttrium.

Méthode expérimentale.

-

Les cibles de lanthane et d'yttrium irradiées aux protons sont introduites directement dans la source à thermoionisation d'un séparateur électromagnétique de l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay, où la séparation du césium ou du rubidium, basée sur les différences de volatilité et de potentiel d'ionisation des éléments se trouvant dans la cible, s'effectue instantanément [2]. Nous avons recueilli sur le collecteur du césium-134 ou du rubi- dium-84 radiochimiquemcnt et isotopiquement pur.

Le rendement global de l'opération était de l'ordre de 10 o/, et le temps écoulé entre la fin de l'irradiation et le début des mesures était d'environ 30 minutes.

Les sections efîicaces relatives de formation de 134mCs ( T = 2,9 h) et de 134fCs (T = 2,l a) ou de 84mRb (T = 20 min) et de 84fRb ( T = 33 j) ont été détermi- nées par spectrométrie y.