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Submitted on 1 Jan 1965
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Étude de la deuxième étape de la réaction 7Li(d, n)8Be ; 8Be = 2 α
C. Lemeille, L. Marquez, N. Saunier, J. Steyaert
To cite this version:
C. Lemeille, L. Marquez, N. Saunier, J. Steyaert. Étude de la deuxième étape de la réaction 7Li(d, n)8Be ; 8Be = 2α. Journal de Physique, 1965, 26 (6), pp.330-334. �10.1051/jphys:01965002606033001�.
�jpa-00205972�
BIBLIOGRAPHIF [1] SOROKIN, LUZZI, LANKARD et PETTIT, IBM J., 1964,
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[7] GURINOVICH et al., Sov. Phys. Usp., 1963, 67, no 1.
ÉTUDE DE LA DEUXIÈME ÉTAPE DE LA RÉACTION 7Li(d, n)8Be ; 8Be = 2 03B1
Par C. LEMEILLE, L. MARQUEZ et N. SAUNIER,
Centre d’Études Nucléaires de Saclay,
et J. STEYAERT (1),
Université de Louvain, Belgique.
Résumé. - Nous avons mesuré le spectre en énergie des particules 03B1 produites dans la réaction
en deux étapes d + 7Li = n + 8Be*, 8Be* = 203B1. Les expériences ont été effectuées pour des
énergies incidentes comprises entre 3 et 7 MeV et des angles d’observation compris entre 30° et 90°.
On peut expliquer quantitativement les spectres observés en supposant que l’état intermédiaire de 8Be* est le niveau d’énergie d’excitation égale à 16,63 MeV et que la distribution angulaire
des neutrons a une forme de stripping.
Abstract. 2014 We have measured the energy spectra of the alpha particles coming from the two step reaction d + Li7 = n + Be8*, Be8* = 203B1. The measurements were made at incident
énergies between 3 and 7 MeV and angles between 30° and 90°.
We can explain quantitatively the observed spectra if we assume that the intermediate level in Be8* is the level at 16.63 MeV excitation and if the angular distribution of the neutrons has a stripping shape.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE TOME 26 JUIN 1965 PAGE 330.
I. Introduction. - Plusieurs auteurs [1, 2] ont
6tudi6 les spectres formes par les particules alpha
emises au cours de la reaction d + 7Li, 1’6nergie
des deutons incidents etant inferieure a 2 MeV.
Chacun de ces spectres se pr6sente sous la forme
d’un spectre continu auquel se superpose A grande energie un pic large. L’intensite du spectre continu
varie de façon monotone et faiblement croissante
avec 1’6nergie des particules alpha. I e pic large a
ete attribué aux particules alpha associ6es a 1’etat fondamental de 5He [21.
Quoique la forme du spectre change rles que
1’energie des deutons incidents est supérieure a 2,5 MeV, ce changement n’est tres apparent que pour une energie 6gale ou superieure a 3 MeV.
On voit alors apparaitre, au centre du spectre continu, un nouveau pic large. Ce pic a la parti-
cularité de changer considerablement de forme et de position (dans le systeme du centre de masse)
avec 1’angle d’observation. Gleyvod, Naqib et Heydenburg [3] ont attribue ce pic aux particules alpha de la deuxieme étape de la reaction
8Be* se trouve dans un 6tat d’éncrgie d’excitation
egale a 16,63 MeV et de largeur egale a 0,1 MeV.
La forte excitation de ce niveau de 8Be a ete
observ6e, au cours’de récentes exp6riences de coinci- dences, par Bilwes, Bourotte et Magnac-V alette [4].
Pour verifier cette hypothese, nous avons entre- pris 1’etude de ce pic. Cette reaction pr6sente des particularités qui la rendent tres int6ressante. En
effet, les seules particules charg6es 6mises au cours
de cette reaction sont les deux particules alpha qui proviennent de la d6sexcitation de 8Be* ; il est
donc possible d’étudier la seconde 6tape de la reaction, sans etre gene par les particules emises
au cours de la premiere. Nous pourrons mettre en evidence plusieurs particularités des reactions en
deux 6tapes, en liaison avec la distribution angu- laire de stripping observ6e [5] dans ]a premiere 6tape.
D’une faeon generale, une reaction en deux 6tapes s’éerit sous la forme :
(1) Boursier 1. 1. S. N.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01965002606033001
331
QI et Qu = chaleurs de reaction de la premiere
et de la seconde 6tape.
II. M6thode exp6rimentale. - Nos experiences
ont ete eff ectuees aupres du Van de Graaff tandem de 12 MeV, a Saclay. Apr6s deflexion et analyse,
les dimensions du faisceau 6taient de 2 x 2 mm.
Les cibles de 7Li etaient dispos6es au centre de
la chambre de reactions. Elles etaient faites de 7Li,
enrichi a plus de 99 %, depose sur une couche
mince de carbone. Apr6s avoir traverse la cible,
l’intensit6 du faisceau 6tait mesuree dans une cage de Faraday situ6e en arri6re de la chambre.
Les trois d6tecteurs etaient des jonctions au
silicium de 20 mm2, situ6es a 14 cm de la cible.
L’angle entre les jonctions etait de 100, et elles
6taient montees sur un couvercle tournant. La pro- fondeur de ces jonctions correspondait au parcours de particules alpha de 16 MeV.
Un monitorage plus precis que la mesure du
courant dix au faisceau 6,tait fourni par une jonc-
tion fixe, plac6e a 900 de la cible.
Les preamplificateurs etaient des pr6ampli-
ficateurs de charge, mod6le Chaminade modifie par
Quidort. Les impulsions qui en provenaient etaient
transmises par cables coaxiaux dans la salle de mesures, ou elles étaient amplifi6es par des ampli-
ficateurs 2 MC transistorises, type Pages, et enre- gistr6es par un selecteur Intertechnique, compose
d’un convertisseur type CA 12 et d’un bloc d’exploi-
tation BM 24, ceci pour chaque jonction s6pa-
rement.
Les informations etaient enregistrées sur bande perforée par une perforatrice Lorentz,.
III. R6sultats. - Nous avons fait des mesures
pour lies energies de deutons incidents de 3,0 ; 3,5 ; 4,0 ; 5,0 ; 6,0 et 7,0 MeV, et pour des angles
d’observation compris entre 30 et 900, par inter- valles de 100. Un spectre typique, dans le systeme du laboratoire, est represente sur la figure 1.
Le spectre provenant du selecteur a canaux 6tait
un spectre en nombre d’impulsions par canal, et
ceci pour un angle d’observation donne, dans le systeme du laboratoire. Or, pour pouvoir faire la comparaison entre les resultats prevus par la
th6orie et les resultats expérimentaux, no us devions
obtenir un spectre en nombre d’impulsions par unite d’énergie, dans le systeme du centre de
masse.
Pour faire cette transformation, nous avons
d’abord 6tabli la relation num6ro du canal-energie
dans le systeme du laboratoire en utilisant les pics
de particules alpha associees a 5He.
A chaque energie E dans le systeme du labo-
ratoire correspond une energie c dans le systeme
du centre de masse :
Fic. 1. - Spectre des particules oc dans le systeme du
laboratoire. Ce spectre provient de la reaction d + 7 Li pour une energie incidente de 4 MeV. L’angle d’obser-
vation est de 40°.
avec :
eo = énergie correspondant au mouvement du
centre de masse.
03C8 - angle d’ohserv ation dans le systeme du labo-
ratoire.
Dans le systeme du centre de masse, le spectre
est calcule par la formulc :
= spectre en impulsions par canal dans le systeme du laboratoire,
- angle solide dans le systeme du labo- ratoire,
== angle solide dans le systeme du centre
de masse,
- sin §/sin 0 == jacobien de la trans- formation,
= angle correspondant à 03C8 dans le sys- t6me du centre de masse.
Puisque, d’autre part, pour un meme angle 03C8
dans le laboratoire, 1’angle 0 varie avec 1’6nergie,
le spectre observe a un angle donne dans le systeme
du laboratoire est transforme en un spectre dont
FIG. 3.
FIG. 4.
FIG. 5.
Frc. 2, 3, 4, 5. - Spectre des particules a emises au cours de la reaction d + 7Li. On montre le spectre dans le systeme du centre de masse. Les ronds repr6sentent les points exp6rimentaux et la courbe continue est la courbe
th6ori , On indique sur chaque courbe 1’energie et l’angle au laboratoire et les valeurs de A et B qui donnent
le meilleur accord. Chaque courbe est d6plac6e d’une unite arbitraire par rapport a la suivante.
333
la largeur angulaire est d6finie par les energies
minimale et maximale de la region choisie, dans
le systeme du centre de masse. Dans nos calculs,
les energies limites sont suffisamment proches l’une
de 1’autre pour que cette largeur angulaire soit petite.
Sur les figures 2, 3, 4 et 5, la partie du spectre qui nous int6resse est figur6e par des points ronds.
Les figures 2 et 3 montrent les spectres qui corres- pondent A 1’en-semble des angles d’observation,
dans le systeme du centre de masse, et pour des deutons d’energie incidente 6gale a 3,5 MeV.
On peut voir comment varient la forme et la
position du pic avec 1’angle d’observation. Nous
avons essay6 d’expliquer quantitativement le spectre observe, L’expression de la f orme du spectre
pour la seconde 6tape d’une reaction a ete donn6e
par Québert et al. [6]. La forme de la distribution
angulaire du stripping n’étant pas connue exacte-
ment, nous l’avonR representee par une gaussienne :
avec :
,3 = distribution angulaire de la particule 3 dans
la premiere 6tape,
63 = angle d’émergence de la particule 3,
A - position du centre de la gaussienne,
B = largeur de la gaussienne.
Nous avons suppose que la seconde 6tape 6tait isotrope par rapport a la premiere :
Nous pouvons alors calculer la forme du spectre
de l’une des particules 6mises au cours de la seconde 6tape au moyen de 1’expression :
avec :
14 = distribution angulaire de la particule 4, 04 = angle d’6mergence de la particule 4,
,5 = correlation angulaire entre les particules 4 et 5,
045 == angle que font entre eux les vecteurs v4
et u5,
v4 = vitesse de la particule 4,
u5 - vitesse de la particule 5 par rapport a la particule 4,
(p - angle diedre entre les plans V4, V5, et Z, 11s, v5 = vitesse de la particule 5,
Z = axe du faisceau incident,
y == energie de la premiere transition,
f(y) = variation de la section efficace de la pre- mi6re 6tape rendant compte de la largeur
de 1’6tat intermédiaire,
ym et ym = valeurs maximale et minimale de y
compatibles avec les lois de conservation.
Nous avons pris :
avec :
EN == energie d’excitation du niveau de 8Be,
r - largeur du niveau de 8Be, Q -- Q1 + Qu.
La partie monotone du spectre qui provient de
la reaction :
a ete repr6sent6e par une constante.
Les calculs numériques des formes de spectres
ont ete effectues a 1’aide de 1’IBM 7094 a Saclay.
Le programme utilise permettait la recherche auto-
matique des valeurs des paramètres A et B, corres- pondant 6 un minimum de la fonction :
avee :
SE = ordonnee de l’un des points du spectre expe- rimental,
ST = ordonn6e du point correspondant du spectre th6orique,
DS = erreur sur le point experimental. La valeur
de DS a ete obtenue en faisant, sur ± VA-1
les memes calculs que ceux effectués sur
N, N 6tant le comptage obtenu experi-
mentalement par canal.
IV. Conclusions. - Les figures 2, 3, q et 5 repre-
sentent les courbes theoriques calcul6es, avec les
meilleures valeurs des parametres A et B, sous
f orme de courbes continues. Nous estimons que ces valeurs sont d6finies a ± 100 pres.
C)n peut reproduire tr4s correctement les varia- tions de la forme et de la position du spectre
observe.
Si nous comparons les resultats de I’analyse des spectres correspondant a une meme valeur de 1’energie des deutons incidents, les valeurs obte-
nues pour A et B sont voisines.
TABLEAU I
Le tableau I comporte les valeurs moyennes de A et B, eu fonction de 1’energie des deutons incidents.
Cette reaction est un cas tres caracteristique de
reaction en deux Ptapes, et permet l’application de
la formule de Qu6bert et al. au calcul de la forme d’un spectre. Le phenomene observe est ainsi
correctement decrit par trois fonctions de base :
13(0,), distribution angulaire de la premiere 6tape,
15(045), correlation entre la premiere et la se- condP etape,
f (y), probabilite de la premiere transition.
L’excitation préférentielle du niveau de 16,63 MeV de 8Be dans la reaction d + 7Li semble
s’expliquer dans le cadre du mod6le des agr6gats.
Baz [7] et Marion [8] sont arrives a la conclusion que ce niveau a la configuration p +7 Li presque pure.
V. Remereiements. - Nous remercions tres vive- ment M. E. Cotton, qui nous a guides et encou- rag6s tout au long de cette etude.
Nous assurons de notre reconnaissance les inge-
nieurs et techniciens du Groupe Acc6l6rateurs qui
ont assure le bon fonctionnement du Van de Graaff
tandem, M. Gohert qui a mis au point la chambre
de r6actions, M. Quidort qui a pris en charge l’appareillage 6lectronique et Mlle Doury qui nous
a fourni les cibles de 71,i.
Manuscrit requ le 27 mars 1965.
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