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Submitted on 1 Jan 1958
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Transitions dipolaires électriques interdites dans la désintégration 161Tb → 161Dy
Michel Vergnes
To cite this version:
Michel Vergnes. Transitions dipolaires électriques interdites dans la désintégration 161Tb→ 161Dy.
J. Phys. Radium, 1958, 19 (1), pp.36-38. �10.1051/jphysrad:0195800190103600�. �jpa-00235758�
36.
TRANSITIONS DIPOLAIRES ÉLECTRIQUES INTERDITES
DANS LA DÉSINTÉGRATION 161Tb ~ 161Dy
Par MICHEL VERGNES,
Laboratoire de Physique Nucléaire du Collège de France, à Orsay.
Résumé. 2014 Trois photons de 25,5 2014 49 2014 74,5 keV ont été mis en évidence. Les deux premiers
forment une cascade, le troisième étant le cross-over. Deux niveaux sont ainsi définis à 25,5 et 74,5 keV. Les périodes de ces niveaux ont été mesurées. La mesure des coefficients de conversion
permet de déterminer les deux transitions de 25,5 et 74,5 keV, comme étant de nature E1 (+ M2).
Les probabilités de ces deux transitions sont beaucoup plus faibles que celles obtenues par la for- mule de Weisskopf. Un schéma de niveaux est proposé.
Abstract. 2014 Three photons of 25,5 2014 49 2014 74,5 keV have found. The firsttwo form
a cascade, the third one being the cross-over. Two levels are thus defined at 25,5 and at 74,5 keV. The periods of these levels have been measured. The measurement of the con-
version coefficients allows the determination of the nature of the two transitions of 25,5 and 74,5 keV,
as both being E1 (+ M2). The probabilities of these two transitions are very small compared
with those obtained by the formula of Weisskopf. A level scheme is given.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 19, JANVIER 1958,
Introduction. - Les niveaux excités du l6lDy
ont déjà fait l’objet d’un certain nombre d’études [1].
Des photons de 25,6 - 27,7 - 48,8 - 57,3 - 74,8 - 78,3 -106,2 -132,1 keV, ont été mis en
évidence et des schémas de niveaux ont été pro-
posés dans les derniers travaux publiés.
Il existe entre les différents auteurs un désaccord tant sur la nature des photons que sur les énergies, spins et parités des niveaux excités. L’étude de la
désintégration du l6lTb a donc été reprise en
utilisant un spectromètre y à scintillation, un montage de coïncidence entre deux spectromètres
à scintillation (permettant les coïncidences p-y et
y-y, avec un temps de résolution : 2’t’ "" 4.10-7 s),
et un montage de coïncidence du type « rapide-
lent ».
Préparation des sources. - De l’oxyde de gado-
linium a été irradié durant huit jours à la pile de Saclay. Le 161Gd produit se désintègre avec une période de 3,6 minutes, pour donner le 161Tb
(période - 7 jours). La source contenait également
du 153Gd (235 jours) et du 159Gd (18 heures).
Coïncidences fi-y. - Un cristal d’anthracène servait de détecteur 3, les y étant détectés par un cristal INa(Tl). Le spectre obtenu se compose de 3 pics à 26 keV, 49 keV, 77 keV.
Coïncidences rap’des entre les photons de 25,5 et
49 keV. - La courbe représentant la variation du nombre de coïncidences en fonction des retards intercalés est donnée figure 1. Nous en déduisons,
par la méthode des moindres carrés :
Cette période est celle du niveau de 25,5 keV,
l’ordre des deux photons de la cascade 25,5 - 49 keV étant établi ici sans ambiguïté.
Le spectre en coïncidence avec le photon
de 25,5 keV (les impulsions rapides du spectre
FIG.1.
étant retardées .# de 50. 10-9 s) se compose du
photon de 49 keV et de son pic de fuite. Inver- sement, on ne trouve en coïncidence avec le photon
de 49 keV que le photon de 25,5 keV.
Le photon de 77 keV n’aboutit ni au niveau de 25,5 keV, ni au niveau de 74,5 keV, d’après les
résultats ci-dessus. Nous en déduisons qu’il aboutit
au niveau fondamental et que le niveau de 74,5 keV
se désexcite en émettant des photons de 49
et 77 keV, en parallèle.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0195800190103600
37
Pér’ode du niveau de 74,5 keV. - Un cristal d’anthracène détectait les 3, le spectre y en coïnci- dence était analysé par un sélecteur à 60 canaux.
Un spectre étant pris pour chaque retard ajouté
sur le trajet des impulsions rapides, nous avons pu tracer les courbes : nombre de coïncidences en
fonction du retard pour les photons de 49 keV
et 74,5 keV.
On en déduit :
’
Coefftcients"’de conversion des photons de 25,5
et 74,5 keV. - Connaissant le nombre de particules
reçues par le détecteur g au cours de la mesure du spectre y en coïncidence avec les P, les dispositions géométriques et les écrans, nous sommes à même
de calculer des limites supérieures pour les coef- ficients de conversion :
La comparaison avec les valeurs théoriques
conduit à un assignement : E1 + M2 ( 7/10 000)
pour le photon de 25,5 keV, El -E- M2 ( 4 %)
pour le photon de 74,5 keV.
Coefftcient de conversion du photon de 49 keV.
- Une mesure effectuée en coïncidence rapide
entre le photon de 25,5 keV et le photon de 49 keV,
avec un temps de résolution d’environ 6.10"8 s
et un retard suffisant pour éliminer les coïncidences
« promptes » ou à faible période, nous a permis de
fixer une limite inf érieure : 7y(49) > 0 32 Con- fixer une limite
ln erleure : 1y(25,5)
Iy(25,5,) 0,32. , Con-naissant Iy(25,5) et une limite supérieure de x(25,5),
sachant d’autre part que 1(49) -- 1(25,5) - les
2 photons étant en cascade - on peut en déduire : (x(49) 12,5. La comparaison avec les coefficient de conversion théoriques montre que seuls sont
possibles des mélanges : E1 + M2 ou Mi + E2.
Le photon de 74,5 keV étant de nature
E1 (+ M2), la conservation de la parité nous oblige - le niveau de 25,5 keV et le niveau fon-
damental ayant des parités différentes - à adopter
une nature Mi + E2 ( 10 % de E2) pour le
photon de 49 keV.
Probabilité de"la transition El de 25,5 keV. -
La désexcitation du niveau de 25,5 keV s’effectuant
uniquement par une transition de 25,5 keV, on a :
TY --- (1 + a(25,5)) -rb.. Le calcul montre que la probabilité de transition est réduite par rapport
à la valeur donrée par Weisskopf, le facteur de réduction étant d’environ 10-4.
Probabilité de la transition El de 74,5 keV. ---
Une valeur de :
9 1(74,5) N , 014
1(49) nous a été commu- piquée récemment [4]. Ceci nous permet de calculerla probabilité de la transition y de 74,5 keV. On
trouve une réduction par rapport à la valeur de la probabilité calculée par Weisskopf, le facteur de
réduction ayant une valeur comprise entre 6.10-8
et 3.10-5 (même si le niveau était, désPxcité essen-
tiellement par la transition de 74.5 këV, on aurait
encore un facteur de réduction au _ plus égal
à 2.10-4).
Discussion. - Le spin des niveaux fonda-
mentaux des noyaux de l6lDy et 183Dy a été
mesuré comme égal à 5/2 [2]. S’il s’agit pour le 181Dy d’un spin 5/2 - (orbite 44 de Nilsson),
le l68Dy qui a deux neutrons de plus ne peut avoir
lui aussi un spin 5/2, sauf si les deux neutrons se
couplent sur l’orbite 11/2 - (orbite 28), mais ceci
conduirait à une augmentation de la déformation ;
or une étude récente [3] a montré que c’est le
iY 161
contraire qui se produit. En
effet : iY 163 --1,6.
J loo ’FiG. 2.
De plus, les niveaux à 25,5 et 74,5 keV - se
désexcitant par des El au niveau fondamental - devraient avoir des spins 3/2 + ou 5/2 +
ou 7/2 +. Dans les courbes de Nilsson on ne
trouve que des niveaux excités 7/2 + et 9/2 + (orbites 54 et 49) et à des énergies élevées.
Une interprétation récente [4] admet un spin 5/2 + pour le niveau fondamental du 181Dy. Ceci
est possible si deux neutrons se couplent sur
l’orbif,e 11/2 -. Alors le niveau fondamental du 163Dy devient 5/2 - et la différence de moment
d’inertie peut s’expliquer, les structures des deux
noyaux étant différentes.
Le niveau à 25,5 keV correspond alors à l’orbite 5/2 - (orbite 44). Le niveau à 74,5 keV peut avoir
un spin 3/2 - ou 5/2 - ou 7 j2 -. Une
orbite 5/2 - existe (orbite 50) et un niveau
excité 3/2 - peut être obtenu si dçux neutrons se couplent sur l’une des orbites 5/2, laissant un
neutron sur l’orbite 3/2 - (orbite 52).
Un schéma de niveaux basé sur cette discussion est proposé (fig. 2).
38
Ce travail a été effectué au Laboratoire de Phy- sique et Chimie Nucléaires du Collège de France.
Résultats récents. - Nous avons reçu récemment
en communication privée certains résultats expéri-
mentaux obtenus à Copenhague [4] sur la désin-
tégration l6lTb - "6’Dy. Les périodes trouvées
pour les niveaux de 2 5,5 et 74,5 keV diffèrent très peu de celles que nous avons données plus haut.
La nature des transitions de 25,5 - 49 et 74,5 keV
déterminée dans cette étude est en parfait accord
avec nos propres résultats.
BIBLIOGRAPHIE
[1] VERGNES (M.), « Sur les niveaux excités du 161Dy » :
J. Physique Rad., 1957, 18, 579.
[2] CooK (A. H.) et PARK (J. G.), Proc. Phys. Soc. (London), 1956, 435, 282.
[3] HEYDENBURG (N. P.) et PIEPER (G. F.), Phys. Rev.,
1957, 107, 1297.
[4] GREGERS-HANSEN (P.), NIELSEN (O. B.), SHELINE (R.)
et NATHAN (O.), Communication privée (à paraître
dans Nuclear Physics).
REVUE DES LIVRES CONFÉRENCES DU C. E. N. DE SACLAY, Initiation à l’énergie
nucléaire (1 vol., 12 x 19 cm, 296 p., Hachette, Paris, 1956, 780 F.)
Les bons livres de vulgarisation scientifiques sont’rares,
en France particulièrement, et il faut remercier les éminents
savants et techniciens du C. E. N. d’avoir réuni leurs efforts pour publier celui-ci. Ils ont, soit rédigé spécialement l’exposé consacré à leur spécialité, soit autorisé la repro- duction de rapports, d’articles ou de conférences antérieurs.
Le premier chapitre fournit les connaissances générales
sur la matière et l’énergie nécessaires à la compréhension
du reste de l’ouvrage : c’était sans doute le plus délicat à rédiger, car si le but a atteindre est à peu près défini, le
le niveau de départ, celui du lecteur, ne l’est pas, contrai- rement à ce qui eu lieu, en principe, dans une classe un amphithéâtre de l’Université.
Les chapitres II et III donnent des vues d’ensemble très claires sur la radioactivité (avec peut-être quelques réserves
sur la présentation du neutrino, mais cela non plus n’est pas
facile) et sur les réactions nucléaires.
Ensuite vient la partie plus proprement technique, con-
sacrée aux neutrons et aux piles (IV et V) ; aux combus-
tibles nucléaires (VI) ; aux accélérateurs de particules (VII); §
au rôle, considérable, de l’électronique dans l’utilisation de
l’énergie nucléaire (VIII) ; à la fabrication des radio- éléments artificiels (IX) ; à leur rôle, et à celui de l’énergie atomique en général, en biologie (X) ; § à la protection
contre les radiations (XI).
On quitte la technique au chapitre suivant (XII. De
Hiroshima à Genève), exposé historique sur les circons- tances et les conséquences politiques de l’utilisation de
l’énergie nucléaire. Viennent ensuite (XIII. Une grande
chance pour la France) un inventaire des ressources en
Uranium et Thorium dans le monde, et particulièrement en France, puis (XIV), une esquisse des conditions nécessaires au développement de l’énergie nucléaire et des possibilités
économiques qu’elle présente. Le livre se termine par une courte étude (XV) du statut juridique du C. E. A.
J. L.
BouDouRis (G.), Propagation troposphérique (1 vol.,
17 x 23 cm, 463 p., Centre de Documentation Univer- sitaire, Paris, 1957, 3 000 F.)
Ouvrage très complet sur la propagation des ondes radioélectriques autour de la terre, préfacé par M. E. Vassy.
L’auteur commence par une étude théorique générale de la propagation des ondes planes (chap. I) et sphériques (II)
dans les différents milieux (diélectrique homogène, milieu homogène quelconque), leur réfraction et leur réflexion, leur pénétration dans les milieux absorbants.
Il passe ensuite (III et IV) à la propagation au voisinage
d’une terre plane, qu’il applique au cas où l’émetteur et le
récepteur sont sur la surface même du sol, et à celui où ils
sont légèrement surélevés, puis à la propagation au-dessus
d’une terre sphérique (V), la terre étant dans les deux cas
supposée homogène.
Le chapitre IV traite de la propagation au-dessus d’une terre non homogène, et de l’influence des irrégularités et des obstacles, et le chapitre VII de la propagation en trôpo- sphère réelle, non homogène. ,
L’auteur tire enfin les conclusions de son ouvrage, en résumant les conditions de propagation pour les différentes gammes de fréquence. Une liste des ouvrages et articles cités dans le texte (102 références) donne une bibliographie
très actuelle (jusqu’à fin 1956) de la question.
L’ouvrage, d’un niveau élevé, intéressera les physiciens
et techniciens que préoccupent ces questions d’actualité.
Regrettons seulement que des raisons financières aient
empêché de l’éditer au véritable typographie : le texte en
est néanmoins soigné, et aisément lisible.
J. L.
