Diffusion inélastique de protons de 155 MeV sur 28Si, 32S et 40Ca

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Submitted on 1 Jan 1963

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Diffusion inélastique de protons de 155 MeV sur 28Si, 32S et 40Ca

W.J. Hornyak, J.C. Jacmart, M. Riou, J.P. Garron, Ch. Ruhla, M. Liu

To cite this version:

W.J. Hornyak, J.C. Jacmart, M. Riou, J.P. Garron, Ch. Ruhla, et al.. Diffusion inélastique de protons de 155 MeV sur 28Si, 32S et 40Ca. Journal de Physique, 1963, 24 (11), pp.1052-1055.

�10.1051/jphys:0196300240110105201�. �jpa-00205599�

DÉTERMINATION DU PARAMÈTRE R’ DANS LA DIFFUSION DE PROTONS A 140 MeV.

Par O. N. JARVIS, ^B. ROSE,

A. E. R. E., Harwell,

et G. H. EATON et C. P. VAN ZYL,

Birmingham University, ^{A. E. R.} E., ^Harwell.

Résumé. 2014 On donne les résultats des mesures du paramètre R’ de Wolfenstein pour la dif- fusion p-p à ¹⁴⁰ MeV, pour six angles allant de 31° à 83° c. m.

PHYSIQUE 24, 1963,

DIFFUSION INÉLASTIQUE DE PROTONS DE 155 MeV SUR 28Si, ^{32S ET 40Ca}

Par W. J. HORNYAK, ^{J. C.} JACMART, ^M. RIOU, ^{J. P.} GARRON,

CH. RUHLA et M. LIU,

Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucléaire, Orsay.

Résumé. - Étude des distributions angulaires ^des protons de diffusion inélastique pour les

premiers niveaux excités de 28Si, ^{32S et 40Ca.} Comparaison ^avec les résultats obtenus par diffusion

inélastique d’électrons.

Abstract. ²⁰¹⁴ The angular distributions of inelastic scattering ^of protons have been studied for the low lying ^{excited states of 28Si,} 32S and 40Ca. Comparison has been made with results obtained

by ^inelastic scattering of electrons.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 24, ^NOVEMBRE 1963,

Les expériences ^{de diffusion} inélastique ^néces-

sitent une résolution en énergie inférieure à l’espa-

cement des niveaux du noyau étudié. Les premiers

travaux _{à moyenne} énergie ^ont été effectués de 1954 à 1956 _par Strauch ^et Titus avec une réso- lution supérieure ^{à 3 MeV au} moyen d’un téles- cope [1]. ^{Ils ont été} repris principalement par Tyren

et Maris [2] ^{avec une} résolution de 1,8 ^{MeV obtenue}

avec un analyseur magnétique.

Le laborat’oire d’Orsay, ^{avec le} synchrocyclotron

et l’analyseur magnétique ^de 1,70 ^m de rayon,

possède ^un appareillage particulièrement ^bien adapté ^{à ces} expériences puisque la résolution glo-

balé après analyse ^est de l’ordre de 0,8 ^{MeV à}

150 MeV.

Pour multiplier ^{le nombre} d’informations nous avons construit un ensemble de 30 détecteurs jux- taposés ^{dans le} plan de focalisation à la sortie de

l’analyseur ^ce qui permet d’analyser simultanément

une plage d’énergie d’environ 10 MeV à 150 MeV.

Des résultats ont déjà ^{été obtenus sur les} noyaux

légers ^{allant du 6 Li au 12C} [3] ^{et un} programme d’étude sur les noyaux plus ^{lourds est en cours.}

Nous donnons ici les premiers ^{résultats obtenus}

sur 28Si, ^{32S et 4°Ca. La} figure ^{1 montre le} spectre

de protons ^{diffusés à OL =} 25° par 32S.

FIG. 1. ^- Spectre ^de protons ^{diffusés à 250 sur le 325.}

L’étude théorique de la diffusion inélastique ^à

moyenne énergie ^{a été} faite par de nombreux auteurs [4]. ^{En utilisant} l’approximation ^{de Born}

en ondes distordues et le modèle à particule ^indé-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0196300240110105201

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pendante ^{on montre} que la section différentielle

peut ^{s’écrire sous} la forme suivante :

(da /d03A92)PN ^est la section efficace de diffusion,

dans le centre de _masse, proton ^nucléon libre pour le même transfert de quantité ^{de mouvement} q. On doit utiliser _pour celle-ci les termes de diffu- sion correspondant à la transition considérée. Ils ont été calculés à. 155 MeV par Kerman (A. K.),

Mac. Manus (H.) ^{et Thaler} (R. A nnals of Physics, 1959, 8, ^{51. Pour les} transitions de faible énergie

d’excitation étudiées ici, ^on peut ^{se limiter aux}

termes sans retournement de spin ^et d’isospin.

A est le nombre de masse du noyau cible.

ki et kf sont les quantités ^{de mouvement du} proton ^{incident et du} proton ^diffusé.

F(q) ^{est un facteur de forme} qui ^s’écrit

Çi ^et Çf étant les fonctions d’onde initiale et finale du noyau.

r(b) ^{est un facteur} d’absorption ^{fonction du} paramètre d’impact.

On peut développer ^{e4Qr en ondes} sphériques d’ordre 1 ; ^{dans le cas} de l’excitation de noyaux

pair-pair (Ji ⁼ 0) ^{on a l = Jf s’il} n’y ^a pas ^retour- nement de spin ^du proton diffusé et 1 ⁼ Jf + ¹ dans le cas contraire. De plus, on a Tri. 7tf ⁼ (- I)l

et les excitations sans retournement de spin ^corres- pondent donc à des transitions électriques ^{Et. Le}

facteur de forme prend ^{alors la forme suivante :}

On voit qu’au ^facteur d’absorption près, ^celui-ci

est le même que celui obtenu pour la diffusion

inélastique des électrons dans le cas d’une tran- sition électrique .E1 pure [5].

Nous avons donc comparé ^{les deux} facteurs de forme pour différentes transitions dans les- noyaux

légers : ^{dans tous les cas les formes sont très voi-}

sines et en particulier les maxima ont les mêmes

positions (un écart relativement faible apparaît

seulement pour les valeurs de q supérieures ^à 1,5 fm-1). ^En valeur absolue le facteur de forme pour les protons ^est toujours ^{inférieur à celui des}

éleôtrons comme on peut s’y attendre du fait de

l’absorption. ^{Nous avons} obtenu les valeurs sui- vantes du rapport ^{des carrés} des facteurs de forme à leur maximum pour des transitions E2

Pour un même noyau ^ce rapport ^variera peu d’une transition à une autre au moins pour celles

qui conduisent à des états voisins du modèle en

couche. C’est le cas en particulier ^{du 9Be où les}

niveaux de 2, ^{4 et de} 6,4 ^{MeV ont le même facteur} d’absorption.

Les résultats des électrons sont généralement analysés ^en supposant que la densité de ^tran- sition 03C81 ^est représentée ^{par la} convolution d’une fonction 8 et d’une gaussienne [5, 6] ^{et on}

obtient alors la forme simple

avec

où B(Et) ^{est la} probabilité réduite d’excitation _par

multipole électrique. Les valeurs des paramètres R

et g utilisées ^sont celles déterminées par diffusion

élastique ^ce qui revient à supposer que 03C8 tPi

comme on peut le penser pour les premiers ^niveaux

excités en première approximation.

FiG. 2 et 3. ^- Section efficace différentielle d’excitation des différents niveaux du 28Si.

Résultats sur 28Si. ^- Nous avons observé l’exci- tation des niveaux suivants 1,77 ^MeV (2+) - 4,5 ^MeV (4+ ^ou 0+) 2013 6,8 ^{MeV et} 9,8 ^MeV (vrai-

semblablement 3-) - 10,7 ^MeV (?). Les distri-

butions angulaires ^sont représentées ^{sur les} figures ²

et 3. La distribution relative au niveau de 1,77 ^MeV

est bien représentée par la formule

avec les valeurs R ⁼ 3,41 ^{fm et} g = 1 fm obtenues par R. H. Helm [5] d’après ^{la diffusion} élastique

d’électrons et confirmées par la diffusion inélastique

sur ce même niveau. Les distributions relatives

aux niveaux de 6,8 ^et 9,8 ^{MeV sont en accord avec}

une formule analogue ^en j;(qR) ^ce qui ^{nous conduit}

à penser que ^ces deux niveaux sont des niveaux ^3-

et peuvent être décrits comme des niveaux de vi- bration octupolaire. ^La distribution angulaire ^rela-

tive au niveau de 4,5 ^MeV (ou ^{des niveaux} voisins)

n’est pas ^assez précise pour permettre ^{une con-} clusion ; ^elle parait compatible ^{avec celle} prévue

pour ^un niveau 4+.

Résultats sur 325. ^- Nous avons observé l’exci- tation des niveaux suivants : 2,30 ^MeV (2+), 4,20 (2+ ^ou 3- ?) ^et 4,80 ^MeV (vraisembla-

blement 3-) ^et d’un niveau faible ^vers 3,8 ^MeV pouvant correspondre ^{au niveau} signalé ^{0+. Les}

distributions angulaires ^sont représentées ^{sur la} figure ^{4 où on les a} comparées ^{aux courbes données}

par les formules en j2(qR) ^et j2 (qR) ^avec les valeurs

FIG. 4. ^- Section efficace différentielle d’excitation des différents niveaux du 325.

R == 3,7 fm ^{et g = 1 fm obtenues} par R. H. Helm [5].

Nos résultats indiquent ^une probabilité d’excitation du niveau de 3,8 ^MeV (0+) beaucoup plus ^faible

que celle obtenue par G. R. Bishop ^{et G. A. Pro-}

ca [7] (diffusion d’électrons) qui par ailleurs ^ne

signalent pas l’excitation des niveaux de 4,20

et 4,80 ^MeV observés ici.

Résultats ^sur 4°Ca. ^- Nous avons observé F excitation des niveaux suivants (ou groupes de

niveaux) : 3,7 ^- 4,6 ^- 6,8 ^- 7,9 ^- 8,5 ^- 9,5

et 10,1 ^{MeV. Les} distributions angulaires ^sont

FiG. 5 et 6. ^- Section efficace différentielle d’excitation des différents niveaux du 4°Ca.

représentées ^{sur les} figures ^{5 et 6 et} les infor- mations qu’on peut ^{en déduire sur ces niveaux}

sont en général ^{en assez bon accord avec celles}

déduites de la diffusion des particules ^oc [8] ^et

d’électrons [9]. Ces distributions concordent avec

celles déjà déterminées _par Tyren ^{et Maris} [2].

En ce qui ^concerne le niveau observé à 3,7 ^MeV

la distribution angulaire ^{conduit à un facteur de}

forme qui, pour q 1,5 fm-1, ^est identique ^à

celui obtenu en électrons. Ce facteur de forme peut s’interpréter ^en adoptant ^les paramètres ^{de Helm}

.R ⁼ 4,1 ^{fm et} g ⁼ 0,95 ^{fm et en admettant et} qu’on

a essentiellement excitation du niveau 3 ^- comme on l’observe par diffusion de particules ^oc [8], ^au

lieu d’un mélange de niveaux 2 + ^{et 3 - d’inten-} sités comparables [9].

La distribution relative au niveau de 4,48 ^MeV

est comparable ^{avec un} facteur de forme corres-

pondant ^{à un niveau 5- comme cela a} déjà ^été

observé par diffusion de particules ^{oc et} d’électrons.

La distribution relative au niveau de 6,8 ^MeV peut correspondre ^{à un} mélange ^{de niveau 2+ et 3-}

avec peut-être ^une prédominance ^{du niveau 2+. La}

distribution relative au niveau de 8,5 ^MeV peut

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correspondre ^{à un} mélange ^{d’un niveau 2+ et}

d’un autre niveau de moment angulaire ^{4 ou 5.}

Quant ^{aux autres} niveaux, ^leurs distributions

angulaires ^{croissent aux faibles} angles, ^ce qui ^pour-

rait indiquer qu’il s’agit de niveaux 1-f-.

On voit donc _que l’étude des distributions _angu- laires de protons de moyenne énergie permet

d’obtenir des renseignements ^sur les niveaux exci- tés (moment angulaire, parité, probabilité ^d’exci- tation) ^d’une façon ^très analogue ^{à l’étude de la}

diffusion des électrons dans le cas d’excitations

électriques pures. De ^nouveaux résultats ont été obtenus sur les noyaux légers ^et moyens (Physics Letters, ^Février 1964, 8).

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^STRAUCH (K.) ^{et TITUS} (F.), Phys. Rev., 1954, 95, 854 ; 1956, 103, ^{200 et} 104, 191.

[2] ^TYREN (H.) ^{et MARIS} (Th. ^A. J.), ^Nucl. Physics, ^1957,

3 52 et 4, 637 ; 1958, 6, ^{82 et} 6, ^446.

[3] ^JACMART (J. C.), ^GARRON (J. P.), ^RIOU (M.) ^{et RUHLA} (C.), International Symposium ^on direct interactions and nuclear reaction mechanisms, Padoue, 1962.

JACMART (J. C.), ^Thèse (à paraître).

[4] ^SANDERSON (E. A.), ^Nucl. Physics, 1961, 26, 420 ; 1962, 35, ^557.

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interactions and nuclear reactions mechanisms, Padoue, 1962.

[7] ^BISHOP (G. R.) ^{et PROCA} (G. A.), ^J. Physique Rad., 1961, 22, 541.

[8] ^SAUDINOS (J.), ^CATILLON (R. P.), ^CHAMINADE (R.),

CRUT (M.), ^FARAGGI (H.), ^PAPINEAU (A.) ^{et THIRION} (J.), ^{C. R. Acad.} Sc., 1961, 252, 260.

[9] ^BLUM (D.), ^BARREAU (P.) ^{et BELLICARD} (J.), Phys.

Letters, 1963, 4, 109.

ÉTUDE DES NOYAUX 40Ca, 11B, 10B AU MOYEN DE LA RÉACTION (p, d) ^{A 155 MeV}

Par D. BACHELIER, ^M. BERNAS, ^I. BRISSAUD, ^{C. DETRAZ}

et P. RADVANYI,

Laboratoire Joliot-Curie ^de Physique Nucléaire, Faculté des Sciences, Orsay.

Résumé. ²⁰¹⁴ Discussion des spectres d’énergie des deutons : on observe pour 40Ca le pick-up

de neutrons 1d3/2 ^et 2s1/2, peut ^{être aussi de neutrons} 1d5/2. ^{Pour 11B et 10B on observe des} spectres

dont l’allure générale ^est intermédiaire entre les spectres ^{de 12C et de 9Be.}

Abstract. ²⁰¹⁴ The energy spectra of the deuterons from (p, d) ^{reaction are} discussed : for 40Ca, pick-up ^of 1d3/2 ^and 2s1/2 neutrons, perhaps ^{also of} 1d5/2 neutrons is observed. For 11B and 10B, ^{one observes} spectra ^the general behaviour of which are intermediate between those of 12C and 9Be.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 24, ^NOVEMBRE 1963,

Nous nous proposons dans ^cette communication de donner les premiers résultats obtenus lors de l’étude de la réaction (p, d) ^sur les noyaux 4°Ca, 11B, ^{loB. Des} conclusions plus substantielles et plus

détaillées seront publiées ultérieurement.

La réaction (pd) qui, ^{à 155 MeV,} doit consister

simplement, par interaction directe, ^{en la} capture

d’un neutron par le proton incident, peut ^nous

fournir divers renseignements dans l’étude de la structure nucléaire, ^en particulier ^{sur la} région ^des grandes quantités ^{de mouvement du neutron} cap-

turé, l’importance ^du couplage j-j ^et l’existence d’un mélange ^de configurations [3]. ^{Le méca-}

nisme de cette réaction et les calculs de dis- torsion correspondants ^{ont fait} l’objet ^de plusieurs

travaux théoriques [1], [2]. ^Ces expériences ^font

suite à celles que ^{nous avons} faites précédemment

sur 12C et 9Be [3]. ^{Nous avons} repris approxima-

tivement le même dispositif expérimental. ^Les pro-

tons primaires ^du synchrocyclotron atteignaient ^le

centre de la cible avec une énergie ^de 154,6 MeV ;

les deutons émis à un angle donné étaient analysés

par le spectromètre magnétique ^{de 170 cm et dé-}

tectés par ^un télecope constitué de deux scintil- lateurs plastiques ^en coïncidence. Des améliorations

ont été apportées ^{sur les} points suivants : le con-

trôle en énergie ^des protons primaires, ^{une meil-}

leure électronique rapide diminuant le taux de

perte, ^un amoindrissement sensible du fond obtenu par modification de l’optique ^du télescope ^{et une}

amélioration de la résolution globale ^en énergie qui peut atteindre 6 0/oo. ^Les échantillons de bore utilisés étaient des poudres ^venant d’Oak-Ridge ^de

très haute pureté isotopique : 96,5 % pour le 1°B et 98,94 % ^{pour le} 11B ; les cibles ont été ensuite réalisées par procédé ^de frittage, ^{les diamètres des}

cibles étaient de 6 _{cm ;} les masses superficielles ^de 201,2 mg jcm2 ^{et de} 194,7 Mg/CM2 respectivement