HAL Id: jpa-00208154
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00208154
Submitted on 1 Jan 1974
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
Étude des niveaux du 52Mn par réaction (α, d) sur le 50Cr
P. Gaillard, A. Guichard, J.-Y. Grossiord, M. Gusakow, J.-R. Pizzi, G.
Bagieu, A.J. Cole, R. de Swiniarski
To cite this version:
P. Gaillard, A. Guichard, J.-Y. Grossiord, M. Gusakow, J.-R. Pizzi, et al.. Étude des niveaux du 52Mn par réaction (α, d) sur le 50Cr. Journal de Physique, 1974, 35 (4), pp.329-334.
�10.1051/jphys:01974003504032900�. �jpa-00208154�
LE JOURNAL DE PHYSIQUE
ÉTUDE DES NIVEAUX DU 52Mn PAR RÉACTION (03B1, d) SUR LE 50Cr
P. GAILLARD, A. GUICHARD, J. Y. GROSSIORD, M. GUSAKOW, J. R. PIZZI Institut de Physique Nucléaire, Université Claude-Bernard de Lyon
et Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules, 43, boulevard du 11-Novembre-1918, 69621 Villeurbanne, France
et
G. BAGIEU, A. J. COLE et R. de SWINIARSKI
Institut des Sciences Nucléaires, BP 257, Centre de Tri, 38044 Grenoble Cedex, France
(Reçu le 27 septembre 1973)
Résumé. 2014 La réaction 50Cr(03B1, d)52Mn a été étudiée à 31,2 MeV. Les distributions angulaires
d’un certain nombre de niveaux ont été mesurées. L’analyse des résultats expérimentaux a été faite
dans le cadre de la théorie du double transfert de Glendenning.
Abstract. 2014 The reaction 50Cr(03B1, d)52Mn has been studied at 31.2 MeV. Angular distributions of some of the observed levels have been obtained. Glendenning’s theory has been applied for the analysis of the experimental results.
Classification
Physics Abstracts
4.365
1. Introduction. - L’étude du noyau de 52Mn
s’est développée au cours des dernières années essen-
tiellement à l’aide des réactions de double transfert,
ce noyau ne, pouvant en effet être atteint par réaction de transfert d’un nucléon. Les réactions (d, a) [1]-[4]
et (i, p) [5]-[6] ont permis l’observation de niveaux de configurations diverses du 52Mn. Une expérience d’échange de charge (,r, t) [7] a également été effectuée.
Du point de vue théorique les seuls résultats existants sont ceux obtenus par McCullen, Bayman et Zamick (MBZ) [8] dans le cadre du modèle des couches, les nucléons extérieurs au coeur de "Ca étant supposés
occuper uniquement la couche f7/2.
’
En vue de compléter les données déjà obtenues par ailleurs sur ce noyau, nous avons étudié la réaction 50Cr (a, d)52Mn à une énergie de 31,2 MeV et comparé
les résultats à ceux que nous avons obtenus en réac- tion (z, p) [6] et (d, a) [1]-[2]. Cette étude du 52Mn par la réaction (a, d) est à notre connaissance la
première rapportée.
2. Dispositif expérimental. - L’expérience (a, d)
a été effectuée au Cyclotron de l’Institut des Sciences Nucléaires de Grenoble avec un faisceau de parti-
cules a de 31,2 MeV. Les deutons étaient détectés
par un télescope de deux jonctions à barrière de
surface. Les mesures ont été faites à l’aide de deux
télescopes faisant entre eux un angle de 10°. L’élec- tronique associée à chacun des télescopes était très clas- sique. Un circuit de coïncidence permettait de s’assurer que les particules avaient traversé les deux détec-
teurs DE ’et E et autorisait alors l’ouverture des circuits porte placés sur les voies analogiques. Les signaux AE, E et E + AE étaient, après passage dans des convertisseurs analogiques digital, envoyés
dans un calculateur PDP 9. Ce dernier évaluait alors le paramètre d’identification Tla selon la méthode de Goulding [9], le spectre en T ja étant constitué
sur un bloc mémoire (Tridac Intertechnique). Le
calculateur permettait également de constituer les spectres en énergie correspondant aux particules choisies, entre autres les deutons, sur un BM 96. En
fin d’acquisition les spectres étaient enregistrés sur
bande magnétique. L’angle solide de chacun des détecteurs était de 0,36 x 10- 3 sr, l’angle d’ouver-
ture de 0,5°.
La cible de 5°Cr d’épaisseur 100 flg/cm2 était déposée sur un support de carbone de 50 lig/cm’.
Elle contenait 95,9 % de 5°Cr, 3,76 % de 52Cr et 0,26 % de 53Cr.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01974003504032900
330
FIG. 1. - Spectre des deutons de la réaction 5°Cr(a, d)52NIn observé à 30°.
Sur la figure 1 est représenté le spectre en énergie
obtenu à 30°. La résolution en énergie est de 45 keV.
L’étalonnage en énergie a été fait en utilisant la
réaction 12C(a, d)"N (fondamental) ainsi que la
position du niveau 0,88 MeV(7+) de 52Mn. La préci-
sion sur la position des niveaux est d’environ 20 keV.
Les distributions angulaires ont été obtenues entre 15° et 57° ; elles sont présentées sur la figure 2. L’erreur
absolue sur l’évaluation des sections efficaces est estimée à 30 %.
3. Méthode d’analyse. Potentiels optiques. - L’analyse des résultats expérimentaux a été faite à
l’aide du code DWUCK [16] avec une interaction de portée nulle dans le cadre de la théorie du double transfert de Glendenning [10]. Dans cette méthode, la fonction d’onde de la paire transférée est évaluée dans un puits d’oscillateur harmonique de paramètre
de fréquence 2 v = 0,584 ; elle est raccordée à une
fonction de Hankel à la surface du noyau. Les coeffi- cients de structure nécessaires au calcul de la fonction d’onde de la paire ont été tabulés par Glendenning [10].
Dans le cas de noyaux cibles de spin nul, les règles
de sélections des réactions du type A (a, d) B sont simples ; le spin du niveau final de B est égal au
moment angulaire total transféré J(= L + 1) ; de plus la paire neutron-proton étant transférée dans
un état T = 0, S = 1, TA = TB. Si les deux nucléons sont déposés sur la même couche, le spin J est alors impair.
Le choix des potentiels optiques nécessaires pour
évaluer les fonctions d’onde des voies d’entrée et de sortie est assez difficile en raison du peu de struc- ture des distributions angulaires expérimentales et
de l’absence de résultats en deçà de 15°. Ainsi les
distributions angulaires L = 4 du niveau 1,68 MeV
et L = 2 du niveau 2,64 MeV ont une allure générale
voisine. Les paramètres des potentiels optiques utilisés
sont rassemblés dans le tableau I. Les potentiels
sont du type Saxon-Woods avec, dans le cas de la voie deuton, une partie imaginaire du type dérivée de Saxon-Woods. Les distributions angulaires cal-
culées sont présentées également sur la figure 2. Elles
donnent un accord raisonnable avec l’expérience
sauf dans le cas de la transition L = 6. Le désaccord entre courbes théorique et expérimentale dans le
cas de cette dernière transition et de façon plus générale les difficultés rencontrées dans l’analyse
de cette réaction, peuvent être associés au désaccord
en moment important entre les voies d’entrée et de
sortie ; le moment angulaire transféré
est en effet égal à 6 (loa et 10d sont les valeurs des ondes
FIG. 2. - Distributions angulaires expérimentales et calculées.
TABLEAU 1 Potentiels optiques
332
partielles pour lesquelles, dans les diffusions élasti- ques, les coefficients de transmission sont égaux à 0,5). Les sections efficaces de réaction dépendent
alors des premières ondes partielles de la voie a,
ondes qui sont précisément mal définies par le modèle
optique, d’où une grande sensibilité des distributions
théoriques au choix des potentiels optiques.
4. Résultats expérimentaux et analyse. - Les
niveaux de 52Mn observés dans ce travail et les attri- butions des moments angulaires orbitaux corres- pondants sont rassemblés dans le tableau II. Les résultats obtenus en réactions (d, a) [1]-[4], (,r, p) [5]-[6]
et (r, t) [7] sont également inclus dans ce tableau.
Le spectre de la figure 1 présente, dans la région d’énergie d’excitation inférieure à 2,5 MeV, un aspect différent de ceux observés en réactions (d, a) et (i, p).
Si ,dans le cas des réactions (r, p) cette zone n’est pra-
tiquement pas excitée, quelques niveaux y apparais-
sent à la fois en réaction (d, a) et (a, d), certains avec,
une bonne intensité (niveau 0,88 MeV). Trois niveaux
cependant à 1,68 MeV et 2,13 MeV et 2,35 MeV sont relativement bien excités contrairement à ce que l’on observe en réaction (d, a). On remarquera que le niveau à 2,64 MeV est particulièrement intense.
Nous examinerons les implications de ces quelques
remarques en étudiant les groupes de niveaux par leur configuration principale.
4.1 NIVEAUX DE STRUCTURE PRINCIPALE 7/2.
Les niveaux en deçà de 1,26 MeV sont connus comme
ayant principalement une structure 7uf51 2 Vf;/2; c’est
la raison pour laquelle ils sont faiblement excités dans les réactions (r, p). Trois niveaux de ce type
sont observés : niveau 1 + à 0,55 MeV, 7+ à 0,88 MeV
et 5+ à 1,26 MeV. L’importance de la section efficace du niveau 7+ s’explique par le fait que ce niveau est favorisé par le coefficient de structure et le facteur
(2 J + 1) présent dans l’expression de la section
efficace de double stripping. En accord avec les règles
de sélection, les niveaux de spin pair 2+, 4+ et 6+ ne
sont pratiquement pas excités, ce qui confirme bien leur structure principale f ainsi que la validité du choix du mécanisme de réaction direct adopté.
La position des niveaux observés est en bon accord
qualitatif avec les calculs théoriques faits par MBZ [8]
pour le noyau conjugué de 44Sc qui dans le cadre du
modèle fl,2, n a les mêmes propriétés que le 52Mn. Le niveau 3+ (0,832 MeV)- n’est pas observé dans cette
expérience car la résolution expérimentale n’est pas
suffisante, ce niveau se trouvant à 45 keV du niveau 7’ et son intensité étant très inférieure à celle de ce
dernier niveau.
Comme cela a déjà été noté, le multiplet fl/2 (états
de spin impair) est beaucoup plus excité en réaction (a, d) qu’en réaction (r, p). Ceci est a priori surpre- nant car pour les expériences (i, p) à 35 MeV [6] et (a, d) à 31,2 MeV, le moment transféré est à peu près
le même et par conséquent les effets cinématiques ne
favoriseront pas l’une des réactions par rapport à l’autre. De plus, les facteurs de structure étant voisins pour ces deux types de réactions, les sections efficaces
ne devraient pas être très différentes, ce que l’on n’observe pas. Un tel résultat peut s’expliquer par le fait que les coefficients de normalisation absolue des sections efficaces calculées sont très différents
en réaction (a, d) et Cr, p). Une indication en ce sens
peut être obtenue par une évaluation simple du
coefficient Do, défini par V(p) Pnp(p) = Do Ô(p) (approximation de portée nulle) où Y(p) est le poten- tiel d’interaction responsable de la transition et
,D.P(p) la fonction d’onde de la paire np dans la
particule a ou 3He. Si l’on admet que le potentiel V(p) peut être assimilé à celui qui lie la paire np dans la particule a ou 3He, on trouve que Do a la
forme :
où : E représente l’énergie de liaison d’un proton et d’un deuton dans 3He (- 5,493 MeV) ou de deux
deutons dans 4He (- 23,85 MeV).
- 11 paramètre de dimension de 3He, (0,206 fm - 2)
ou de 4He (0,233 fm-2),
- a = 1 en réaction (T, p),
- a = 2 en réaction (a, d).
Il vient ainsi :
ce qui montre bien que le coefficient de normalisation absolue des réactions (a, d) est supérieur à celui des
réactions Cr, p). La valeur trouvée est cependant
insuffisante pour expliquer les différences d’excita- tion observées dans les deux réactions. Ceci est bien
sur lié au caractère approximatif de cette évaluation.
Un meilleur accord avec l’expérience nécessiterait de s’affranchir de certaines des approximations du
calcul (tenir compte par exemple du mouvement
relatif des nucléons des particules légères), qui n’ont
pas forcément les mêmes conséquences en réaction (a, d) et Cr, p).
4.2 NIVEAUX DE STRUCTURE PRINCIPALE f1/1 P3/2-
- Nous avons déjà noté que les spectres (a, d) pré-
sentent trois pics relativement intenses à 1,68, 2,13
et 2,35 MeV qui apparaissent également en réaction (d, a) mais avec une faible section efficace. Ceci est, compte tenu de leur position en énergie d’excitation, compatible avec des transferts f7/2 p3/2 et p2 3/2-
En effet, une transition 1 = 1 est observée en réac- tion (i, d) à 1,83 MeV pour 51 Mn [11] et à 1,296 MeV
pour 53Mn [12].
La distribution angulaire du niveau 1,68 MeV est caractérisée par un transfert L = 4 en réaction (a, d)
alors qu’elle apparaît essentiellement avec un trans-
Niveaux d’excitation de 52Mn
334
fert L = 2 en réaction (i, p) [5]. La valeur du spin
est donc 3+. Le fait d’apparaître en réaction (a,’ d)
par L = 4 implique que ce niveau présente une composante f" Pl/2-
Le niveau à 2,13 MeV apparaît généralement
par une transition L = 4 sauf dans le cas de la réac- tion (d, a) à 15 MeV où un spin 1 + (L = 0 + 2)
lui-a été attribué. Cette dernière suggestion est contre- dite également par les résultats de Del Vecchio [3]
en réaction 52Cr(p, ny) qui donne une valeur de spin supérieure pu égale à 4. L’ensemble des résultats conduit donc a un spin de 4 + ou 5 ’ avec une structure principale fy/2 P3/2-
La distribution angulaire du niveau 2,35 MeV est L = 4 en réaction (a, d) et probablement L = 2
en réaction (i, p) à 15 MeV [5]. Il y a également ambiguïté sur la valeur du moment angulaire obtenu
en réaction (d, a) (valeurs variant de 0 à 4). Il semble cependant que la valeur de spin 3 ’ donnerait le meilleur accord avec les diverses attributions de moment angulaire.
4.3 AUTRES NIVEAUX. - Le niveau à 2,64 MeV apparaît par une distribution L = 2 en réactions
(a, d) et (i, p) à 35 MeV et par L = 0 + 2 en réac- tion (T, p) à 15 MeV et en réaction (d, a). Son spin
serait donc 1 +. Le fait que ce niveau apparaisse dans
les diverses expériences par des valeurs différentes du moment angulaire est révélateur de la complexité
de sa structure ; en effet, si un seul transfert interve- nait, la valeur du moment angulaire serait la même
dans ces expériences. L’importance de la section
efficace en réaction (a, d) implique que ce niveau soit atteint par des transferts (2p)2. Ceci permet alors d’expliquer la présence de ce niveau sur les spectres obtenus en réaction de pick-up (d, a) en
raison de l’existence de telles composantes dans la fonction d’onde de 54Fe [13].
Le niveau à 2,80 MeV apparaît en réaction (a, d)
avec une distribution L =.0 et L. = 2 en réactions
Cr, p) et (d, a). Son spin est donc probablement 1 +.
Un autre niveau de spin 1 + paraît également être
excité à 2,90 MeV ; en effet, une distribution L = 2 permet de le représenter en réactions (a, d) et (d, a) [3]- [4] et L = 0 en réaction (i, p) à 15 MeV [5].
Le niveau à 3,60 MeV dont nous n’avons pu obtenir la distribution angulaire est observé dans les autres
réactions de double transfert ; la valeur du spin est également 1 + .
La distribution angulaire du niveau 2,86 MeV peut
être représentée par L = 2 ou 4 ; ces valeurs sont
en accord avec l’attribution du spin 3 + faite à partir
des réactions (d, a) [2]-[4].
D’autres niveaux ont également été observés,
mais les distributions angulaires complètes corres- pondantes n’ont pu être faites ne permettant pas ainsi d’extraire les valeurs du moment angulaire.
On remarquera qu’un grand nombre de niveaux du 52Mn apparaissent à la fois sur les spectres obtenus
en réaction de double stripping ou de double pick-
up. Ceci est une indication sur les structures. compli- quées de certains d’entre eux, qui sont peuplés par des transferts sur les couches (fp) ou (sd), chaque expérience excitant préférentiellement l’une des com- posantes.
5. Conclusion. - Le noyau de 52Mn a été étudié par réaction (a, d) à 31,2 MeV. Contrairement aux
observations faites en réaction (i, p), la partie du
spectre en deçà de 2 MeV d’énergie d’excitation fait
apparaître quelques niveaux avec une bonne intensité.
,
Il s’agit tout d’abord des niveaux de structure f7l/2
principale parmi lesquels celui de spin 7+ ressort particulièrement. Nous avons vu à l’aide d’un calcul
simplifié que la différence d’excitation des états du
multiplet fl 2 en réaction (r, p) et (a, d) avait proba-
blement pour, origine les valeurs très différentes des
intégrales de recouvrement ex d ) et ’He p ) ;
ce résultat est à relier aux énergies de séparation
d’une paire (np) d’une particule 3He ou a. Des niveaux
atteints par transfert f7/2 P3/2 ont pu également être
mis en évidence. Enfin, des renseignements complé-
mentaires ont pu être obtenus sur un certain nombre de niveaux.
Bibliographie [1] GUICHARD, A. et al., Nucl. Phys. A 164 (1971) 56.
[2] GAILLARD, P., GROSSIORD, J. Y. et GUICHARD, A., Phys. Rev.
C7 (1973) 1147.
[3] DEL VECCHIO, R., Phys. Rev. C7 (1973) 677.
[4] KELLETER, H. et al., Nucl. Phys. A 183 (1972) 509.
[5] HANSEN, O., MULLIGAN, T. J., PULLEN, D. J., Nucl. Phys.
A 167 (1971) 1.
[6] GUICHARD, A. et al., J. Physique 34 (1973) 771.
[7] BRUGE, G. et al., Nucl. Phys. A 129 (1969) 417.
[8] MCCULLEN, J. D., BAYMAN, B. F., ZAMICK, L., Phys. Rev.
134B (1964) 515.
[9] GOULDING, F. S. et al., Nucl. Instrum. Methods 31 (1964)
1.
[10] GLENDENNING, N. K., Phys. Rev. 137B (1965) 102.
GLENDENNING, N. K., Rapport UCRL, 18270.
[11] RAPAPORT, J., BELOTE, T. A., DORENBUSCH, W. E., Nucl. Phys.
A 100 (1967) 280.
[12] O’BRIEN, B. J. et al., Nucl. Phys. A 104 (1967) 609.
LYNN, L. L. et al., Nucl. Phys. A 135 (1969) 97.
[13] TRIER, A. et al., Nucl. Phys. A 111 (1968) 241.
NEWMAN, E. et HIEBERT, J. C., Nucl. Phys. A 110 (1968) 366.
[14] STOCK, R. et al., Nucl. Phys. A 104 (1967) 136.
[15] DEL VECCHIO, R. et al., Phys. Rev. C3 (1971) 1989.
[16] KUNZ, P. D., Code DWUCK, Université du Colorado.
