Étude des résonances de la réaction 27Al(p, γ)28 Si dans le domaine d'énergie Ep = 2100 - 3 100 keV

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Submitted on 1 Jan 1973

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Étude des résonances de la réaction 27Al(p, γ)28 Si dans le domaine d’énergie Ep = 2100 - 3 100 keV

J. Dalmas, D. Bertault

To cite this version:

J. Dalmas, D. Bertault. Étude des résonances de la réaction 27Al(p, γ)28 Si dans le domaine d’énergie

Ep = 2100 - 3 100 keV. Journal de Physique, 1973, 34 (5-6), pp.357-361. �10.1051/jphys:01973003405-

6035700�. �jpa-00207395�

(Reçu

^{le 13}

septembre 1972,

^{revisé le 13 novembre}

1972)

Résumé. ²⁰¹⁴ La réaction

27Al(p, 03B3)28Si

^a été étudiée dans le domaine

d’énergie

Ep ⁼ 2 100-3 100 keV .

Parallèlement les réactions

27Al(p,

p’

03B3)27Al

^et

27Al(p,

^03B11

03B3)24Mg

^ont été étudiées _par l’intermé- diaire des rayonnements gamma issus de ces réactions. Les schémas de désexcitation de

vingt-trois

niveaux résonnants ont été déterminés.

Abstract. ²⁰¹⁴ The excitation function of the

27Al(p, 03B3)28Si, 27Al(p,

p’

03B3)27Al

^and

27Al(p,

^03B11

03B3)24Mg

were

investigated

^{in the} energy range Ep ⁼ 2 100-3 100 keV. Gamma _ray spectra ^for twenty three resonances in the

27Al(p, 03B3)

²8Si reaction were studied and

decay

schemes for the

correspond- ing

levels in the 28Si nucleus are

proposed.

1. Introduction. ^- La réaction

27 Al(p, y)28Si

^{a été}

étudiée de

façon systématique

dans le domaine

d’énergie compris

^entre

0,29

^{MeV et 2 MeV}

[1], [2].

Nous avons

entrepris

^de

poursuivre

^{cette étude dans}

le domaine immédiatement

supérieur,

^{où seules}

étaient connues les

énergies

^et intensités des résonances

correspondant

^{à une}

énergie

^de

protons

inférieure à

2,6

^MeV

[3]

ainsi que les schémas de désexcitation de trois de ces résonances

[4], [5], [6].

Nous avons observé 31 résonances dont 15 nou-

velles,

^{entre 2 150 et 2 950 keV et nous avons étudié les}

schémas de désexcitation de 23 résonances correspon- dant à des

énergies Ep

>

2,1

MeV. Les schémas de désexcitation de trois de ^ces résonances ont été étudiés par d’autres ^auteurs

[4], [5], [7].

^{Nous avons}

étudié

également

^{dans ce}

^domaine,

les réactions

2’Al(p, p’ y)2 7 Al

^et

2’Al(p,

(X 1

y)24Mg

par l’intermé- diaire des

rayonnements

gamma issus de ^ces réactions.

2.

Dispositif expérimental.

^{- Les}

expériences

^ont

été réalisées

auprès

de l’accélérateur ^van de Graff de 4 MV du Centre d’Etudes Nucléaires de Bordeaux-

Gradignan.

Les réactions

et

ont été utilisées _pour

l’étalonnage

^en

énergie

^{de l’accé-}

lérateur. Pendant les fonctions

d’excitation,

l’intensité

de

protons

était de 3

flA,

^et pour

l’enregistrement

^des

spectres correspondant

^{aux schémas}

étudiés,

^nous

avons utilisé des intensités

pouvant

^aller

jusqu’à

20

flua,

^la

dispersion

^en

énergie

du faisceau restant inférieure à

1,4

keV. Les cibles utilisées

pendant

^l’étude

des fonctions d’excitation ont été

préparées

par éva-

poration

d’aluminium sur

supports

de carbone de 30

flgjcm2.

Les résultats

présentés

^{ont été obtenus}

avec deux cibles différentes dont les

épaisseurs

^étaient

respectivement

^{de 6 et 10}

flgjcm2.

^Les cibles utilisées pour étudier les schémas de désexcitation ont été

préparées

^par

évaporation

d’aluminium sur

supports

d’or de

2/10

^mm

d’épaisseur ;

^ceux-ci

pouvaient

^être

refroidis par circulation

d’eau,

^ce

qui permettait

^de

supporter

^sans détérioration des intensités

beaucoup plus importantes.

^{Nous avons} dû néanmoins limiter

ces intensités _par suite de

l’existence,

^aux

énergies supérieures

^à

2,3

^MeV de résonances

2’Al(p, p’ y)27 Al

et

2’Al(p,

al

y)24Mg

^{très intenses.}

Le

problème

de la limitation du bruit de

fond,

notamment en ce

qui

^{concerne les} contaminants de fluor nous a conduit d’une

part

^{à la} réalisation du

dispositif porte-cible

dont le schéma est

représenté figure 1,

^d’autre

part

^à

procéder

^{avec le}

plus grand

soin au

nettoyage

^{et au}

dégazage préalable

des sup-

ports. Enfin,

nous avons constamment utilisé en

parti-

culier un sélecteur

d’amplitude Ey

⁼

^1,5-5

^{MeV des-}

tiné à éliminer la contribution des rayonnements gamma de 6 à 7 MeV dus à la réaction

19F(p, ocy)160

tout en couvrant un domaine

d’énergie

^{où se situent}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01973003405-6035700

358

FIG. 1. ^- Schéma du dispositif expérimental.

la

plupart

^des

rayonnements

gamma issus des transi- tions associées aux

premiers

^niveaux

^du

noyau

de 28Si.

Ce sélecteur

d’amplitude

était relié à un détecteur

NaI(Tl)

^{de 5" x 5"}

placé

^{à 8 cm de la cible et à 55o}

par

rapport

^{à la} direction du faisceau incident. Les

rayonnements

gamma issus des réactions

étaient

comptés

^{à l’aide de} sélecteurs

d’amplitude

^{à un}

canal associés à un second détecteur

NaI(Tl)

^de

3" x 3" ^.

Les schémas de désexcitation des niveaux de réso-

nance ont été étudiés à l’aide d’une diode

Ge(Li)

de 60

cm3

et

enregistrés

^{sur un}

analyseur

^{à 4 096 canaux.}

La résolution mesurée à l’aide de la raie de 1 332 keV du

6°Co

était de 3 keV. L’efficacité relative du détec- teur a été mesurée à

partir

^de

rayonnements

gamma de sources étalon et de

quelques

résonances

(p, y)

dont le schéma de désexcitation était connu. Le cali-

brage

^en

énergie

^{de la chaîne}

d’analyse

^{a donné lieu}

à une étude

particulière

^{faite à}

partir

^des

rayonnements

gamma observés dans la

capture

^{radiative de neutrons}

thermiques

par le fer ^et le chlore

[8].

3. Résultats. ^- Les fonctions d’excitation étudiées sont

représentées figures

^{2 et} 3. La résonance de la réaction

2’Al(p, y)28Si

^observée pour

l’énergie

^de

protons Ep

^{= 2 728 keV est double. Ce fait est illustré}

figure

^{4. Nous avons}

groupé

dans le tableau

I,

^les

résultats obtenus dans l’étude des schémas de désexci- tation de 23 niveaux de résonance de la réaction

27 AI(p, y)28Si.

^Le résultat obtenu pour la résonance à

Ep

^{= 2 202 keV} diffère de celui

reporté

^par

Huang

et al.

[5]

^mais ceci doit être dû au fait que ^{nous avons} mieux

séparé

^cette résonance de la résonance voisine à

Ep

⁼ 2 205 keV : nous avons montré ailleurs

[9]

que

FIG. 2. ^- Fonctions d’excitation des réactions 27AI(p, y)28Si ^et 27AI(p, ^al y)24Mg dans le domaine d’énergie Ep ^{= 2} 300-2 950 keV.

FIG. 3. ^- Fonctions d’excitation des réactions 27Al(p, y)28Si ^et 27Al(p, p’ y)27AI ^{dans le domaine} d’énergie Ep ⁼ 2 280-2 530 keV.

La résolution en énergie ^{résultant du faisceau et} de la cible utilisés est de 2,5 ^keV.

la transition r --> 1 779 keV observée à cette

énergie

de

protons

^{est due au} second niveau résonnant de ce

doublet. Ce résultat est confirmé ici.

Les

spectres enregistrés

^{nous ont}

permis

^de

préciser

les

énergies

^{de deux} niveaux de

28Si

situés à 10 669 ± 10 keV

[10]

^{et 11582 keV}

[11 ] :

^{nous avons}

obtenu

respectivement 10 668,7

±

3,0

^{keV et}

Il 578,5

^±

3,5

keV. Nous avons observé _{pour le} niveau de 11578 keV une décroissance à 100

%

^vers

le niveau J’ = 5- de 9 702 keV. D’autre

part,

^l’étude des

spectres enregistrés

^{sur les} résonances alimentant le niveau de

28Si

situé à 8 945 keV nous a conduits à conclure que ^ce niveau se désexcite exclusivement vers

les deux états

4+

situés à 4 618 et 6 889 keV avec les

360

TABLEAU 1. ^- Schémas de désexcitation de niveaux résonnants de la réaction

27 Al(p, y)28Si

FIG. 4. ^- Fonctions d’excitation de la réaction 27A(P, y)28Si

dans la région ^{située au} voisinage ^de la résonance Ep ^{= 2 728 keV.}

pourcentages respectifs

^de

60 +

^{10 et}

40 ±

^10.

Neal et Lam

[12]

^{ont récemment}

proposé

pour ^ce niveau les

spins

^et

parité

^{V =}

^6+.

4. Discussion. ^- Nous avons cherché les valeurs de

spin

^et

parité

^les

plus probables

^pour les niveaux résonnants en éliminant les

types M2

^ou

octopolaires

pour les transitions

importantes, puis

nous avons

calculé les limites inférieures des éléments de matrice réduits de

transitions 1 M12

^à

partir

^{de la}

largeur

radiative des niveaux. La

compilation

^{de Skorka}

[13]

nous a servi ensuite à définir des limites

acceptables.

Nous avons retenu

Jn = 3 - ou 4 +, T = 0

pour la résonance

Ep

⁼ 2 100 keV. La seconde valeur semble

plus probable

^et favoriserait les valeurs Jn ⁼

3+

_pour les niveaux T ⁼ 1 à 10 377 et 10 418 keV.

Un état V ⁼ 1

+,

^{T = 1}

peut

être attendu à

l’énergie

d’excitation

13,67

^MeV

[14].

^Cette

énergie correspond

à la résonance

Ep

⁼ 2 160 keV mais la valeur V =

1 +

est exclue en

particulier

par la transition

(12 %)

^vers

l’état

4+

à 4 618 keV. Par contre, ^une résonance

proche

^à

Ep

^{= 2 171 keV}

^pourrait

^{avoir la valeur}

V = 1

+.

Mais les deux

principales

transitions ^{r -} 0 et

r --> 1 779 keV

correspondraient

^{à des} éléments de

spin J’ > 3 + .

Huang et

^al.

[5]

^ont

proposé

la valeur Je ⁼

4+

_pour la résonance

Ep

⁼ 2 205 keV. Cette valeur est compa- tible avec nos

résultats, qui cependant

^ne

permettent

pas d’exclure les

possibilités ²⁺

^{ou 3.}

La résonance

Ep

^{= 2 519 keV}

pourrait présenter

^une

transition de

type E3

^{vers le niveau}

fondamental,

^avec

5. Conclusion. ^- La mesure de la fonction d’exci- tation de la réaction

2’AI(p, y)28Si

^a

permis

^{de mettre}

en évidence de ^nouveaux états de résonance. L’étude des résonances observées nous a conduits à limiter les

possibilités

^de

spin

pour les niveaux résonnants.

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