Diffusion quasi-élastique de protons de 153 MeV par des protons dans l'état p de 12C

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Submitted on 1 Jan 1960

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Diffusion quasi-élastique de protons de 153 MeV par des protons dans l’état p de 12C

T.J. Gooding, H.G. Pugh

To cite this version:

T.J. Gooding, H.G. Pugh. Diffusion quasi-élastique de protons de 153 MeV par des protons dans l’état p de 12C. J. Phys. Radium, 1960, 21 (5), pp.326-328. �10.1051/jphysrad:01960002105032600�.

�jpa-00236249�

326.

DIFFUSION QUASI-ÉLASTIQUE ^{DE PROTONS DE 153 MeV}

PAR DES PROTONS DANS L’ÉTAT _p DE 12C.

Par T. J. GOODING et H. G. PUGH,

A. E. R. E., Harwell, Berks., Grande-Bretagne.

Résumé.

On a mesuré les spectres d’énergie et les corrélations angulaires ^dans la réaction 12C

(p,2p) ^{11B à 153} MeV pour les événements qui ^{laissent 11B dans un état} peu excité. Compte ^tenu

de la distribution en quantité ^{de mouvement des} protons-cibles, les résultats sont en accord avec

le mécanisme de diffusion quasi-élastique.

Abstract.

Energy spectra and angular correlations have been measured for the reaction 12C

(p, 2p) 11B at 153 MeV for events in which 11B is left in states at low excitation. The results ^are consistent with the mechanism of quasi-elastic scattering when the momentum distribution of the struck protons ^{is taken} into account.

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

L’étude des réactions nucléaires aux hautes

énergies peut ^{donner un} grand ^{nombre de rensei-} gnements ^{sur la structure} du noyau. Le genre de

renseignements que l’on peut ^{obtenir concerne la}

manière dont les nucléons sont liés à l’intérieur du noyau, la distribution de leurs quantités ^{de mou-} vement, ^et l’existence d’agglomérats de nucléons

comme les particules alpha dans le noyau. Cepen- dant, ^avant que de telles études puissent ^donner

des résultats définis, ^{il est} nécessaire de comprendre

l’interaction élémentaire que l’on pense être ^un choc quasi-élastique à l’intérieur du noyau ^entre la particule ^{incidente et un nucléon ou un} agglo-

mérat de nucléons. C’est pour cette raison que

nous avons étudié la réaction (p, 2p).

FIG. 1.

Diagramme fonctionnel de l’expérience.

Dans cette expérience ^nous bombardons du car-

bone avec des protons ^{de 153 MeV du} synchrocy-

clotron de 110 _pouces de Harwell. Les deux _pro- tons émis sont détectés _par des scintillateurs plas- tiques ^à énergie totale. La méthode expérimentale

est représentée schématiquement ^{sur la} figure ^1.

On additionne les énergies ^{des deux} protons pour

chaque événement afin d’obtenir des spectres ^de

somme comme celui représenté ^{sur la} figure ^2.

Dans ces spectres ^{de somme, il} y ^a deux pics prin- cipaux, ^{à 137 MeV et à 119} MeV, correspondant

à l’arrachage du carbone de protons ^dont l’énergie

de liaison est de 16 MeV et de 34 MeV respective-

ment. Les protons moins liés sont interprétés

FIG. 2.

Spectre ^{de somme} du carbone. La courbe en

pointillé représente le spectre de la diffusion _par l’hydro- gène ^et indique la résolution en énergie, due essentielle- ment à la largeur ^en énergie ^du faisceau incident.

comme étant des protons _{p3/? de} 12C alors _que les protons plus liés doivent provenir ^{de l’état s.}

L’arrachage ^d’un proton de l’état p laisse le noyau résiduel de 11B dans son état fondamental ou dans

un état voisin, ^et des considérations énergétiques

montrent qu’il n’y ^a pas de réactions ^en compé- tition. Nous avons étudié en détail les événements de l’état _p.

Les deux compteurs ^{ont été} placés dans le même

plan que le faisceau incident, ^{à des} angles 01 ^et 02 ^de chaque côté de la direction du faisceau.

La section efficace différentielle, pour les événe- ments de l’état _p, a été mesurée pour ^un grand

nombre de combinaisons (01, 02) ^{des deux} protons

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105032600

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sortants. Dans la figure ^{3, on a} porté les résultats

en fonction de l’angle ^de séparation (61 ⁺ 02)

entre les protons sortants pour six valeurs de 61.

Il _y a entre les deux protons ^une forte corrélation

angulairé, ^{et sa} caractéristique frappante ^{est la}

FIG. 3.

Section efficace différentielle d0/dQ1 dn2

pour des événements coplanaires ^{de l’état p dans le}

carbone. L’incertitude sur la valeur absolue des sections efficaces est de ± 20 %. La résolution angulaire ^mesurée

pour la diffusion par l’hydrogène est montrée en poin-

tillé.

façon ^dont l’angle ^de séparation pour le pic varie,

de 35° lorsque 01= ^{15° à 110°} lorsque 01

^80°.

Si les protons heurtés étaient immobiles et libres, l’angle ^de séparation ^serait toujours ^de 900, ^et l’énergie ^de liaison de 16 MeV ne modifie que légè-

rement cet angle.

Afin de trouver les raisons d’un effet aussi im-

portant nous avons effectué dans l’approximation

de Born un calcul tenant compte du fait que les

protons ^{heurtés sont en} mouvement. Nous avons

utilisé les distributions de quantité ^{de mouvement} simples de l’oscillateur harmonique ^{de la forme}

k2 e-kaw où k est le nombre d’onde et v un para-

mètre. La figure ^{4 donne} les résultats pour des valeurs de v telles que l’énergie cinétique moyenne

FIG. 4.

Angle ^de séparation ^{pour le} pic de la corré-

1

lation angulaire ^{de l’état} p calculé par l’approximation

de Born, ^avec les valeurs expérimentales.

FIG. 5.

Corrélations angulaires pour les événements de l’état _p comparées ^avec le calcul de W. K. B. avec v

0,3741. Les courbes théoriques ^{ont été} multipliées

par le facteur 2,1.

328

du proton ^{heurté est de} 5, 10 ^{et 20 MeV. On voit}

que l’angle ^de séparation pour le pic ^est prédit

correctement par l’approximation ^{de Born et} qu’il

est insensible à la distribution des quantités ^de

mouvement utilisée pourvu qu’elle soit raisonnable.

L’approximation ^{de Born} prédit

^{comme on} peut s’y ^attendre

des valeurs absolues beaucoup trop grandes pour les sections efficaces. C’est _pour-

quoi nous avons effectué un calcul du type ^{W. K. B.}

qui

^en supposant des parcours ^en ligne ^droite

pour les protons

^tient compte ^de l’absorption

au moyen d’un puits ^de potentiel complexe ^avec

les paramètres ^du puits ^donnés par Glassgold ^et Kellogg [1]. ^{On a} choisi pour ^ce calcul une dis- tribution des quantités ^{de mouvement avec}

v

0,3741 pour s’ajuster ^aux données de Hof- stadter [2] ^sur la diffusion des électrons. La figure ⁵

montre les corrélations angulaires calculées mul-

tipliées par ^un facteur d’environ deux pour s’ajus-

ter aux résultats expérimentaux. ^{On voit} que, ^en dehors de la normalisation, les calculs sont en assez bon accord avec les résultats expérimentaux.

Les spectres d’énergie ^des protons d’événements de l’état p devraient constituer ^{un test} plus ^sen-

sible de la théorie. Nous avons mesuré ^ces spectres pour douze couples d’angles (61, 02). ^La figure ⁶

montre trois d’entre eux ainsi que les résultats obtenus avec l’approximation ^{de Born et avec} l’approximation ^W. K. B. On utilise dans ^ces deux calculs la même distribution des quantités ^de

mouvement avec v

0,3741 ^{et on n’a} pas essayé

de faire varier les paramètres pour obtenir ^un accord plus précis ^avec l’expérience. Cependant,

on peut remarquer que le calcul du type ^{W. K. B.}

est meilleur que l’approximation ^de Born, ^et

donne une structure moins marquée, ^ce qui ^est

en meilleur accord avec l’expérience. ^Nous pensons

qu’il ^sera nécessaire de comparer les résultats ^ex-

périmentaux ^à des calculs avec ondes complètement

distordues qui incluront les effets de la réflexion et de la réfraction à la surface _{du noyau,} avant de pouvoir parvenir ^{à des} conclusions précises. ^De

tels calculs sont effectués par J. Nuttall ^et K. F.

Riley ^et leurs résultats préliminaires ^{montrent un}

bon accord ^avec l’expérience.

Nous pouvons conclure de ^cette expérience que la réaction (p, 2p) ^a bien lieu par ^un processus de diffusion quasi-élastique ^et que la distribution des

quantités ^{de mouvement des} protons ^{heurtés est}

très importante dans la détermination des corré- lations angulaires ^{et des} spectres d’énergie ; ^ce- pendant ^{il sera} nécessaire de faire un bon calcul

avec des ondes distordues pour tirer des conclusions détaillées des résultats expérimentaux.

FIG. 6.

Spectres d’énergie ^de protons correspondant

à des événements de l’état _p, mesurés à 61= 40°,

avec 62

200, ^{400 et 600. En} comparaison ^{sont donnés}

les calculs W. K. B. multipliés ^{par 2,1,} ainsi que les résultats de l’approximation ^{de Born} (en pointillé) ^tous multipliés par ^un facteur de normalisation qui ^{est le}

même pour les trois courbes.

Les calculs ont été effectués en collaboration

avec M. K. F. Riley qui ^a publié antérieurement [3]

les résultats de calculs du type ^W. K. B. pour des

protons ^{incidents de 80 MeV.}

RÉFÉRENCES [1] ^GLASSGOLD (A. E.) et KELLOGG (P. J.), Phys. Rev.,

1958, 109, 1291.

[2] HOFSTADTER (R.), ^{Rev. Mod.} Phys., 1956, 28, ^3.

[3] ^{K. F.} RILEY, ^Nuclear Physics, 1959, 13, 407.