Étude de la réaction à trois corps 11B(p, αα)α de 150 keV à 2 MeV

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Étude de la réaction à trois corps 11B(p, αα)α de 150 keV à 2 MeV

A. Giorni, D. Engelhardt, J.F. Cavaignac, J.P. Longequeue, R. Bouchez

To cite this version:

A. Giorni, D. Engelhardt, J.F. Cavaignac, J.P. Longequeue, R. Bouchez. Étude de la réaction à trois corps 11B(p, αα)α de 150 keV à 2 MeV. Journal de Physique, 1968, 29 (1), pp.4-8.

�10.1051/jphys:019680029010400�. �jpa-00206619�

4.

ÉTUDE

DE

LA RÉACTION A TROIS CORPS 11B(p, 03B103B1)03B1 DE 150 keV A 2 MeV

Par A.

GIORNI,

^D.

ENGELHARDT, J.

^F.

CAVAIGNAC, J.

^P.

LONGEQUEUE

^et R. BOUCHEZ

Laboratoire de

Physique

Nucléaire, Université et Centre d’Études Nucléaires de Grenoble.

Résumé. 2014 Les corrélations entre les trois

particules

^{a de la réaction 11B +} p ^{à 163} keV

(12C* 2+),

^{680 keV}

(2-),

^{1,4 MeV}

(1-)

^{et 2,0 MeV}

(0+)

^{sont étudiées avec un}

analyseur bipara- métrique.

^La

désintégration

^{en 303B1 se}

produit

essentiellement avec formation des résonances

(0+)

et

(2+)

^du 8Be ; ^la

largeur

^{de la résonance}

8Be(2+)

^est inférieure

(0393 ~

¹

MeV)

à la valeur obtenue par difiusion 03B1 ²⁰¹⁴ 03B1.

Abstract. ²⁰¹⁴ Correlations between three 03B1 from 11B + p at 163 keV

(12C* 2+),

^{at 680 keV}

(2-),

^{1.4 MeV}

(1-)

and 2.0 MeV

(0+)

^were

analysed

^{with a}

two parametric analyser.

^{The 303B1}

decay

^{is a}

mainly sequential

process ^via the

8Be(0+)

^and

(2+)

résonances ; the width of the

8Be(2+)

^{résonance is smaller}

(0393~

¹

MeV)

than the value obtained

by

^{03B1 2014 03B1}

scattering.

~,~ JOPRXAL ^DE PII%.5IOI’E TO>IE 29, JAXVIRR 1968,

1.

Introduction.

^- Les réactions 11B

+

p, ^avec trois

particules

^{oc dans la voie de}

sortie, possèdent

^au-dessous

de 2 MeV des résonances à

Ep

⁼

^0,163

^MeV

(2+), 0,680

^MeV

(2-), 1,40

^MeV

(1-)

^et

2,0

^MeV

(0+).

Dans l’état

final,

les trois

particules

^oc donnent des résonances à 2x. Il est

important

^{d’étudier les}

niveaux du 8Be et de déterminer s’ils sont modifiés par la

présence

d’une troisième

particule

^(x.

Une telle étude

nécessite,

pour

chaque

^résonance

(11B ⁺ p),

^{de connaître}

complètement

^le

diagramme

de Dalitz

(fin. 1)

que l’on

explore

^{à l’aide du}

dispositif multiparamétrique déjà

^décrit

[1]

^{en mesurant l’im-}

pulsion (ki, k2)

^{de deux}

particules

^{ci. Pour étudier}

un tel

diagramme

^de

Dalitz,

nous avons

imposé

^une

relation

f (81, 0,)

^{= 0 entre} les directions des deux détecteurs

(géométrie plane

^{avec un}

compteur

^fixe

et un

compteur mobile,

^ou

géométrie symétrique).

Remarquons

que, si la réaction ^se

produit

par des interactions à deux _corps, un état résonnant a ^- ci

d’énergie

^interne

Eij ^(entre

^deux

particules

^{notées i}

et j)

se manifeste

( fig. 1)

par ^une accumulation d’événe- ments le

long

^{de la}

ligne Eij

^{= constante correspon-}

dant

à t,

^-

constante, t,

^étant

l’énergie

^ciné-

tique (CM)

^{de la troisième}

particule. Remarquons

aussi que la

périphérie

^du

diagramme

^{de Dalitz}

(cos 612

^{= ±}

1) correspond

^{au cas} où les vitesses des 3rx ^sont colinéaires et

qu’en particulier,

^aux

points

^A

( f~g. 1),

l’une des

particules

^oc

possède

^une

énergie cinétique (CM)

^nulle.

Remarquons

^encore

qu’aux points

^B

( fig. 1)

^{situés à} l’intersection de deux

lignes

^de corrélation de même

énergie interne,

^la

première particule

^{émise est} indiscernable. Remar- quons enfin les deux

propriétés

^du

diagramme

^de

Dalitz données par Mac Donald

[2]

^{dans le cas de}

trois

particules

^{x : d’une}

part,

^la

périphérie

^{du dia-}

gramme ^est interdite pour les niveaux du 12C de

parité

^{non naturelle}

(0-, 1 *, 2-, ...),

^d’autre

part,

^le

FIG. 1. ^-

Diagramme

^{de Dalitz}

(CM)

de la réaction

11B (p, aa) a

pour

Ep

^{= 2 MeV.}

centre du

diagramme (point C, fig. 1)

^{est interdit}

pour les niveaux de

parité impaire ( J 3)

^{du 12C.}

Tenant

compte

^des remarques

précédentes

^{sur le}

diagramme

^de

Dalitz,

nous avons étudié la réaction

11B(p, cici) ci

^{de 150} keV à 2 MeV pour

chaque

^niveau

du

12C;

^en

particulier,

nous avons mesuré le

peuplc-

ment du

diagramme

de Dalitz au

voisinage

^des

points ^A,

^{B et C. Les} notations que nous avons

adoptées

^sont celles du _groupe de Rice

[3].

II. Résultats

expérimentaux.

^- II.l. NIVEAU 2+

DU 12C A

Ep -

^{163 keV. - La}

désintégration

^{de ce}

niveau a

déjà

^fait

l’objet

de nombreuses études

[1], [4], [5], [6], [7].

^Notamment le groupe de Mar-

burg [7]

^{a estimé à}

près

^{de 90}

%

^la

proportion

^de

désintégration

^{directe en trois}

particules

^{(X de ce}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019680029010400

N° 1

niveau du 12C et se trouve en désaccord avec les groupes de Rice

[4], [5]

^{et de}

Maryland [6] qui

concluent à l’absence de

désintégration

^simultanée

en 3~x.

Rappelons

que les ^mesures faites à Gre- noble

[1]

montrent, ^{outre la}

participation

^{des deux}

premiers

niveaux 0+ et 2+

(2,9 MeV)

^du

8Be,

^la

présence

d’un fond continu

(notable

^{seulement au}

voisinage

^du

point C) qui peut s’interpréter

par ^une série d’interactions à 2oc avec la formation du niveau

large

⁴⁺

(11,4 MeV)

^{du 8Be. Dans cette}

région d’énergie,

le niveau 4~ ne

peut

intervenir que par

sa traînée. Sa

grande largeur (r N

⁷

MeV,

^obtenue

dans la diffusion oc - a pour la résonance

4+)

^{et les}

effets de

pénétration

de la barrière coulombienne

peuvent

^{donner une} distribution de la

population

^dans

la

région

^centrale

(C)

^du

diagramme

^de

Dalitz, qui

s’écarte peu de la distribution de

l’espace

^des

phases.

Frc. 2. ^- Variation de la

population

du niveau 2+

du 8Be dans le

diagramme

^de Dalitz, lors de la réaction

11B (p, ua)

^à

Ep

^{= G80 keV, 1,4 Met et}

2 l~~Te~% .

II .2. NIVEAU 2- ^DU 12C A

Ep

^{= G80 keV. -}

Nous avons effectué les mesures soit avec un

compteur fixe,

^{soit avec une}

disposition symétrique.

^Les

spectres

obtenus

( fig. 3)

^{montrent un mécanisme}

séquentiel

faisant intervenir les deux

premiers

niveaux 0+ et 2+

du

BBe;

^{ceci est en accord avec les} résultats du groupe de

Marburg [8].

Remarquons

que, pour les

géométries correspondant

à la

périphérie 612 ~ ^1800,

l’on observe _encore, mais

faiblement,

le niveau 2+

(2,9 MeV).

^Le niveau fonda- mental 0+ est aussi

observé,

^{mais sa} faible excitation est

probablement

due à la traînée du niveau

supé-

rieur 1- du 12G

(Ep = 1,4 MeV, E.,

⁼

17,23 MeV,

r =

1,1 MeV).

La densité de

population

^{du dia-}

gramme de Dalitz ^est

approximativement

donnée par la

figure

^{2 a}

qui représente

la variation de la surface des

spectres (excepté

le niveau 0+ du

8Be),

^{en fonction}

de

l’angle 812.

^En

conclusion,

^{sur la}

périphérie,

^la

désintégration

^{en 3oc} du niveau 2- du 12C est très

faible,

^{en accord avec} la remarque de Mac Donald

[2].

Par contre, ^l’on observe

( fig.

²

a)

^une

population importante

^au

point

^de recouvrement B des réso-

nances

(612 ~ 1520), qui pourrait,

^suivant

l’hypo-

thèse de

Phillips [3], [9], s’expliquer

par ^une inter- férence constructive des deux

amplitudes correspondant

aux deux processus

E13

^et

E23’

Le centre C est en outre, ^comme la

périphérie

^du

. l’... ,

pic. 3 a. ^-

Ep

^{= 680 keV}

(iN>c 2-), 81= - 02

^{= 87} 0"1, ab.

~’IG. 3 b. ^-

Er, =

^{680 keB~}

^{(’~C 2-), ~1= - ~2}

^{= 73 °I~ab.}

Fie. 3 c. ^-

Ep:=

^{680 keV}

^~12e

^2-),

^y

^{= -}

⁶³

^{= 56 °I~ab.}

6

diagramme,

^très faiblement

peuplé.

^Le

rapport

pic/vallée

^{mesuré sur la}

figure

^{3 c est x5}

30,

^donc

en accord avec la _remarque

(2- interdit)

^{de Mac}

Donald

[2],

pour le centre du

diagramme.

Nous avons enfin mesuré la

largeur

de la réso-

nance 2+ du

8Be,

^d’une

part,

^au

point

^{B de recouvre-}

ment et, d’autre

part,

^{en dehors de cette zone}

( fig.

^{3 c}

par

exemple).

^{La mesure donne}

respectivement

r s5 1 MeV et r z

0,9

^MeV.

Il. 3. NIVEAU 1 - DU 12C A

Ep - ^1,4

^{MeV. - Nous}

avons fait

quatre

mesures en

géométrie symétrique.

Les

spectres

^obtenus

( fig. 4)

^montrent que le méca-

...,...,

FIG. 4 a.

- Ep

^{=1,4 MeV}

(12C 1-), 61 - -- 02

^{- 85 olab.}

FIG. 4 b. ^-

Ep

^{=1,4 MeV}

(12C 1-), 61= - 0,

^{z 96 ~I~ab.}

~IG. ~ c.

2013~p= l,4MeV(~Cl-), 01 = -82 = 114

^~I~ab.

nisme de la réaction est aussi

séquentiel (niveaux

⁰⁺

et 2+ du

8Be).

^La

périphérie ( fig.

⁴

a)

^du

diagramme

n’étant

plus

^{interdite est}

davantage peuplée ( fig.

²

b)

que pour la

désintégration

^{du niveau 2- du 12C.}

Cette variation

(fin.

²

b)

^de

population

^{du dia-}

gramme de Dalitz

présente

^{encore un maximum au}

passage par le

point

^B

(812 ~ ^1620),

^{mais le}

^rapport picwallée (fin.

⁴

c)

^est de l’ordre de

15,

^donnant

[2]

une interdiction pour le niveau 1- du 12C de

parité impaire.

Enfin,

^{les mesures de}

largeur

^{du niveau 2+ du}

8Be,

d’une

part)

^au

point

^de recouvrement et, d’autre

part,

dans les zones de résonance

isolée,

^{donnent encore}

une faible

valeur,

^soit

respectivement

^{r z}

0,9

^MeV

et r N

1,1

^MeV.

If . 4. NIVEAU 0+ DU 12C A

Ep

^{= 2 MeV. - Nous}

avons obtenu

quatre spectres

^{avec un}

compteur

fixe

(llo°)

^{et deux}

spectres

^à

géométries symétriques ( T ’l6°,

^=:i

$4°) .

Bien que l’on observe ^une très

impor-

tante

participation

des niveaux 0+ et 2+ du

8Be,

^l’on

constate

( fig. 5)

^la

présence

d’un fond continu s’éten- dant sur toutes les

lignes cinématiques.

Aux

géométries correspondant

^{à la}

périphérie ( fig. 5 a), le

niveau 0+ de

parité

naturelle du 12C se

désintègre

^{en 3a avec une}

grande probabilité;

il y ^a

toujours

des réactions à

2a,

^{mais l’on ne}

sépare plus

les résonances 2+

(E13)

^{et 2+}

( E23)

^{du 8Be} par suite de la

proximité

^des

points

^{A et B.}

On _remarque

toujours ( fig.

²

c)

^{une chute de la}

1

5 a.

- Ep

^{= 2 MeV}

(12C0+), O1= - 02

^{= 84°Lab.}

Fic,. 5 b.

2013 ~ -

^{2 MeV}

(1:CO+), 01

^{= -}

O2 =

^{7G ~Lab.}

5 c.

- Ep

^{= 2 MeV}

^{0+), 81}

^{= -}

^O2

^{= 55 olab.}

densité de

population

^au

point

^C

(812 ~ 1200)

par

rapport

^au

point

^{B de} recouvrement; mais le

rapport

pic/vallée ( fig.

⁵

c)

^{est de} l’ordre de l’unité

(~ 1,1),

^la

distribution dans le centre étant continue et se rap-

prochant

^de

l’espace

^des

phases.

L’existence d’une

population

^non

négligeable

^{au centre du}

diagramme

7

de Dalitz

correspond [2]

^{à un} niveau 0+ du 12C de

parité paire

pour

lequel

^il

n’y

^a pas d’interdiction de

désintégration

^{en 3oc. En outre, la} distribution continue pour

812 N

^120~

pourrait,

^comme pour le niveau 2+ du 12C à

Ep

^{= 163}

^keV, s’interpréter

par la

participation

du niveau 4+ du 8Be.

Enfin, indiquons

^encore que la

largeur

du niveau 2+

mesurée au

point

^de recouvrement est I’ = 1 MeV

(dans

^{la zone} de résonance

isolée,

^les protons ^diffusés rendent cette mesure

impossible).

III. Conclusions.

- a)

^{Cette étude montre} que le mécanisme de la réaction

correspond

essentiellement à une suite d’interactions à deux corps . ^-.

b)

^{On vérifie} que les remarques

théoriques

^de

Mac Donald

[2]

^{sont en accord avec} les résultats

expérimentaux.

^D’une

part,

^la

périphérie

^{du dia-}

gramme de Dalitz ^est bien

dépeuplée

pour ^tous les niveaux du 12C de

parité

^non

naturelle;

^d’autre

part,

le centre du

diagramme

^est

également dépeuplé

pour les niveaux du 12C de

parité impaire ( J 3).

c)

^Par contre, l’on ^a observé l’existence d’un fond

continu

important

^{dans le centre du}

diagramme

pour les niveaux de

J

^{et 7r}

pair (2+

^{à 163 keV et 0+ à}

2 MeV).

d)

^{Les mesures faites sur la}

largeur

du niveau 2~

du 8Be donnent F z 1

MeV,

^{valeur nettement infé-}

rieure à celle

généralement

^admise

(r N ^{1,4 MeV,}

obtenue dans la diffusion or. à deux

corps)

^et

mettent en évidence l’effet de la troisième

particule

^(x

sur la résonance à

2~x;

e)

^Aucun

déplacement

du niveau 2- n’a toutefois été mis en

évidence,

^{comme on l’observe}

[11]

^dans

le cas de la réaction à trois corps

~B(d, 3(x) ; f) Finalement,

^{un autre} effet mérite d’être

signalé

pour le niveau

(2+

^ou

3-)

^{du 12C* à}

Ep

⁼

^{2,65 MeV,}

les _groupes de Rice

[9]

^et

d’Alger [10]

^{ont observé}

un minimum très

marqué

^au

point tl = t2

^{de la}

périphérie

^du

diagramme (612

⁼

180~) .

^{Deux inter-}

prétations

^{de ce minimum ont} été avancées : d’une

part, Phillips [9]

suppose ^un effet d’interférence des-

tructif,

^{lié au}

point

^B et, d’autre

part, Marquez [10]

suggère

^une interdiction de moments

angulaires

^{liée au}

point

^A.

Signalons

que ^{cette mesure} à

Ep = ^2,65

^MeV

correspond

^{à une situation}

cinématique

^très

parti-

culière où les

points

^{A et B}

(fig. 1)

^{sont confondus.}

Les études

systématiques,

que nous avons effectuées

Pic. 6. ^-

Ep::= 1 MeV, ^{01 =}

^{80,50 et}

^O2

^{_ - 85,5}

8

pour le

point

^{B de} recouvrement des résonances

2+,

ont montré l’existence d’un maximum en ce

point indiquant qu’il n’y

^a pas d’interférence

destructive,

ce

qui

^est contraire à

l’interprétation

^de

Phillips [9].

Nous avons de même étudié le

point

^{A de la}

péri- phérie

^du

diagramme.

^{Cette étude} n’a pas mis ^en évidence l’existence du minimum

important

^observé

à

Ep = ^{2,65 MeV;}

^{or, suivant}

l’argument

^de

Marquez [10],

pour le niveau 1- du

12C,

^{nous aurions}

dû observer cet effet.

Remarquons

^toutefois

qu’une

autre mesure faite

( fig. 6) à Ep

^{= 1 MeV et à une}

géométrie 812 N

^{1750 semble montrer un minimum}

accentué ^en un

point

^{situé entre A et B sur le dia-}

gramme de Dalitz.

Manuscrit reçu ^{le 11}

juillet

^1967.

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