Diffusion protons-protons à 155 MeV. Section efficace différentielle entre 30° et 110° C. M.

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Submitted on 1 Jan 1960

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Diffusion protons-protons à 155 MeV. Section efficace différentielle entre 30° et 110° C. M.

C. Caverzasio, A. Michalowicz

To cite this version:

C. Caverzasio, A. Michalowicz. Diffusion protons-protons à 155 MeV. Section efficace différen-

tielle entre 30° et 110° C. M.. J. Phys. Radium, 1960, 21 (5), pp.314-317. �10.1051/jphys-

rad:01960002105031401�. �jpa-00236245�

l’émission de photons ^sont étudiés par l’intermé- diaire des spectres d’énergie ^et des distributions

angulaires ^des particules ^{émises. On se propose}

d’obtenir ainsi des renseignements ^{sur le méca-}

nisme de ces réactions et sur les différentes caracté-

ristiques ^{de la structure nucléaire.}

Certaines expériences ^sont effectuées sur diverses réactions de spallation ^et aussi de fission _par des méthodes radiochimiques : ^mesures des sections efficaces en déterminant _{par leur} rayonnement ^ou

par spectrométrie ^{de masse, les} quantités ^d’iso- topes radioactifs ou stables formés. Le séparateur d’isotopes, ^{construit au} laboratoire par R. Bernas,

est très utile pour ^ce genre d’études.

Des mesures ont, été faites également ^{sur les}

caractéristiques radioactives de quelques isotopes

formés qui ^{se trouvent} relativement loin de la

zone de stabilité.

Enfin, ^d’autres expériences ^{ont commencé sur}

la diffusion nucléon-nucléon, ^{tout d’abord sur la}

section efficace de diffusion _{p-p. Des} expériences

sur la polarisation des nucléons sont en projet, ^en

vue de mesurer certains des coefficients inter- venant dans la détermination de la matrice de diffusion. Une source de protons polarisés, ^basée

sur le principe étudié par Keller [4] ^{est en} projet

au laboratoire. Il sera possible également ^d’obte-

nir un faisceau de protons polarisés par diffusion

sur une cible de carbone placée ^{dans le faisceau} régénéré ^{avant le canal} anti-magnétique.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^{Rev. Techn.} Philips, ^à paraître.

[2] ^KELLER (R.), Int. Conf. ^on High Energy Accelerators and Instrumentation, CERN, 1959, ^187.

[3] ^SIEGEL (R. T.), Détecteurs de neutrons à grande ^éner- gie. ^{Handbuch der} Physik, 1958, 45, II, 486.

[4] ^KELLER (R.), Rapport ^{CERN 5 730.}

DIFFUSION PROTONS-PROTONS A 155 MeV.

SECTION EFFICACE DIFFÉRENTIELLE ENTRE 30° ET 110° C. M.

Par C. CAVERZASIO et A. MICHALOWICZ,

Laboratoire de Physique Nucléaire, ^{Faculté des} Sciences, Orsay.

Résumé. - La section efficace différentielle de diffusion _{p-p à 155} MeV a été mesurée prélimi-

nairement entre 30° et 110° dans le système ^du centre de _masse, en utilisant trois méthodes : différence polythène-carbone ; détection simultanée des protons ^{diffusés et des} protons ^de recul ; analyse ^des spectres d’énergie ^des protons ^{diffusés sur le} polythène ^{et le} carbone. Les valeurs obtenues sont d’environ 10 % inférieures à celles données par les groupes de Harwell ^et Harvard.

Abstract.

The differential cross-section in p-p scattering ^{at 155} MeV has been measured in a

preliminary experiment ^{between 30° and 110° C. M.,} using ^{three methods :} CH2-C difference ; detection of both scattered and recoil protons ; analyses ^of pulse height spectra ^of scattered par- ticles. The results are about 10 % lower than those of Harwell and Harvard groups.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^ET LE RADIUM TOME 21, ^MAI 1960, ^{PAGE 314.}

La section efficace différentielle de diffusion pro-

tons-protons ^{à une} énergie de l’ordre de 150 MeV a

été étudiée à Harwell [1-2-3] (142 MeV), ^{et à}

Harward [4] (147 MeV). Les valeurs trouvées par les différents auteurs tout en étant compatibles, présentent des différences assez importantes, par- ticulièrement quant ^{à la forme des courbes de sec-}

tion efficace ^en fonction de l’angle de diffusion.

Nous ^avons effectué une première ^{série de mesures}

avec les protons ^{de 155 MeV du} synchrocyclotron

du laboratoire de Physique ^{Nucléaire à} Orsay,

entre 300 et 110° centre de _masse, en utilisant une

cible de polyihène (CH 2)n. ^{Ces mesures seront éten-}

dues prochainement ^aux petits angles ^{avec la mise}

en utilisation d’une cible à hydrogène liquide,

actuellement en construction.

Le dispositif expérimental ^{utilisé est} représenté schématiquement ^{sur la} figure ^{1. Le} faisceau de

protons ^{réduit à une tâche de 1 cm de hauteur}

sur 2 cm de large par ^une série de diaphragmes,

tombe soit sur une cible de polythène ^{de 3 mm} d’épaisseur soigneusement pesée ^et analysée ^chimi- quement, ^{soit sur une cible de} graphite ajustée ^{à une} épaisseur de carbone équivalente ^{à la cible} précé-

dente. Le nombre de protons traversant la cible est mesuré par ^une chambre d’ionisation _que nous avons étalonnée avec précision ^à l’aide d’un cylindre

de Faraday. ^{Le courant} moyen utilisé était de

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105031401

l’ordre de 6.108 p/s.’ ^Les particules ^{diffusées sont}

détectées par ^un télescope comprenant ^deux scintillateurs minces en coïncidence ^{et un} scin- tillateur d’analyse ^à absorption ^totale. Un qua- trième scintillateur est placé ^{à 1800 C. M. du}

ler bras de détection. Tous les scintillateurs sont en

plastique ^{et montés sur des} photomultiplicateurs

53 AVP. Les dimensions et les distances ont été

FIG. 1.

choisies avec suffisamment de marge de telle ^sorte que ^tout proton diffusé par ^la cible et atteignant ^le

scintillateur de définition 2, soit astreint à traverser d’abord le scintillateur 1, ^et que le proton ^{de recu.}

correspondant soit détecté par ^le scintillateur 41 L’ensemble a été aligné optiquement. ^{Les circuits}

de coïncidences testés dans le faisceau, permet- taient un temps ^de résolution allant jusqu’à

2r

6.10-9 ^s _pour un rendement de 100 % ; ^tou- tefois, pour ^être sûr de ne pas perdre ^de particules diffusées, ^{les circuits} ont été ouverts à 2 r ~ 10-8 se

Les impulsions ^{linéaires du compteur 3 sont en-} voyées ^{sur un} analyseur ^{à 256 canaux, lui-même} débloqué par ^un signal ^venant d’un des circuits de coïncidences. Le taux de comptage ^{a été choisi de} façon ^{à n’avoir} qu’un ^nombre négligeable ^{de coïnci-}

dences fortuites et, ^d’autre part ^àne perdre qu’envi-

ron 10 % ^des impulsions analysées dans la voie linéaire lente (le ^nombre d’impulsions de la voie linéaire n’est _pas pris ^en considération _{pour le} calcul des sections efficaces absolues).

Les expériences ^{sont menées de la} façon ^{suivante :}

avant chaque ^{série de} mesures, le faisceau est centré de manière à ce que le maximum d’intensité passe à travers le système ^de diaphragmes ; ^la

tâche du faisceau sur la cible est alors photo- graphiée ; ^{le bras du} télescope 1, 2, 3, ^{est mis à} 0°,

le faisceau réduit, ^{et on} vérifie le circuit de coïnci- dences doubles ; ^les deux bras ^sont alors placés

à 440 de part ^{et d’autre} de l’axe du faisceau, ^et

avec une cible de polythène, ^on règle ^{le circuit} triple ^en comptant ^en coïncidence les protons ^dif- fusés et les protons ^{de recul.} L’opération ^suivante

consiste à vérifier l’égalité ^du nombre d’atomes de C par cm2 ^contenus dans les cibles de polythène

et de graphite ; ^{les deux} télescopes ^étant placés

comme indiqué plus haut, ^on compte pour ^un nombre défini de protons incidents, ^{avec la cible} CH2 ^{et ensuite la cible} C, ^les quantités suivantes :

N23

^Nombre de coïncidences doubles, ^{ou nombre}

de protons ^diffusés par chaque ^{cible dans} l’angle

solide déterminé _{par le} compteur ^{2 de} définition ; N 234

^{Nombre de} coïncidences triples ^{ou nombre}

de protons ^diffusés uniquement ^{sur des} protons. ^On

vérifie alors que :

Cette opération ^{a été faite à} plusieurs reprises

et la différence d’épaisseur ^{de carbone} toujours

trouvée inférieure à 2 °joo. ^{On mesure} également

avec la cible CH 2, N 234’ le compteur ^{4 étant en} anticoïncidence et on a retrouvé :

Le nombre de protons diffusés dans l’angle ^solide

défini _par le compteur ^{2 est} affecté, ^suivant l’angle,

d’un taux de perte ^{dû aux} diffusions dans l’air et surtout dans le compteur 1. Pour déterminer le taux de perte, pour plusieurs angles nous avons

tracé expérimentalement ^{des courbes} d’absorption,

nombre de protons ^détectés (N234) ^{en fonction de} l’épaisseur d’absorbant ^en plastique supplémen-

taire placé ^{contre le} compteur ^1.

Les mesures de sections efficaces différentielles sont finalement faites de la façon suivante : _pour les angles ^de diffusion > ^30° (énergie ^du proton ^de recul > 40 MeV), ^{on mesure} N23(CH2)

N23(C)

ainsi _que N234(CH2)

N(234)(C) ; pour les

angles ^30° (Erecul ⁴⁰ MeV), ^{nous mesurons} uniquement N23(CH2) -N23(C), ^les pertes ^{dues à}

la faible énergie ^des protons ^de recul devenant trop importantes.

Pour chaque angle, ^{la mesure est} faite à droite et à gauche par rapport ^à la direction du faisceau,

de façon à éliminer les erreurs systématiques ^d’ali- gnement ; ^en fait, ^les asymétries ainsi observées ont

toujours ^{été très faibles :} pour la diffusion p-p, ^elle était inférieure à 1 % ^{sauf à 15° et 20° lab ou elle} atteignait ³ % ; pour la diffusion p-C ^{elle variait}

de 1 à 5 % ^et atteignait ¹⁰ % pour ^une expérience

à 15° ; ^ceci s’explique par la variation très rapide

de a(0) pour p-C.

Pour chaque mesure, le spectre ^des impulsions

est enregistré. L’analyse ^{de ces} spectres, ^{sa décom-} position ^en raies, ^ne permet pas d’obtenir une

bonne précision pour la détermination des sections

efficaces absolues, ^{mais constitue} toujours ^{un con-}

trôle sur la bonne marche de l’expérience.

La figure 2 ^{donne comme} illustration de la

méthode employée, ^le spectre ^des particules ^diffusées

sur le C et CH2 pour ^un angle ^{de 300 lab. Dans le}

tableau 1, ^{nous avons rassemblé les} sections effi-

caces différentielles de choc p-C, déduites par

analyse graphique ^des spectres ^{observés et du} comptage ^absolu de coïncidences rapides ; ^les

valeurs données concernent la somme de l’intensité dans le pic élastique ^{et les deux} pics inélastiques

de 4,4 ^et 9,5 MeV, ^notre pouvoir séparateur ^n’étant

pas suffisante _pour nous permettre ^{de donner une}

valeur assez précise ^pour chaque ^{raie. Ces valeurs}

sont en bon accord avec celles trouvées par MM.

Garron et al. Le tableau II rassemblée les résul- tats obtenus _pour la section efficace p-p.

La figure ^{3 donne la courbe} da /d Q

/(6cM) d’après ^{nos résultats} expérimentaux, comparée ^à

celles obtenues _par d’autres auteurs [1, 3, 4]. ^Nos

’résultats diffèrent sensiblement de ceux obtenus récemment à Harwell et Harvard. La valeur abso- lue que ^nous obtenons _pour da /d Q ^{à 900 C. M. est}

TABLEAU 1

(1) ^{1 unité de faisceau}

5,97 109 protons.

(2) ^Les expériences 1 et II sont chacune la somme des mesures faites à droite et à gauche.

(3) ^L’erreur indiquée ^ne comporte pas l’erreur systématique éventuellement possible ^sur l’étalonnage ^absolu.

de 10 % inférieure à celles données _par les 2 groupes cités. La forme de notre courbe, dans l’intervalle

d’angles considérés est approximativement paral-

lèle à celle de Harvard, ^où da/d Q ^décroît jusqu’à

environ 90° C. M. ; par contre, pour Harwell

da/dQ ^{croît entre 30° et 90°. Toutefois nos résul-}

tats restent compatibles ^{avec ceux des auteurs cités}

de même qu’avec les valeurs théoriques ^{calculées à}

l,’aide du potentiel proposé par Signel ^et

Marshak [6, 7] ; l’arbitraire dans le choix possible

de certains paramètres permettent ^{de faire con-}

corder la courbe théorique ^{avec l’une ou} l’autre des courbes expérimentales. Dans l’état actuel, ^il

semble bien qu’il serait nécessaire de préciser ^{à la}

fois les résultats expérimentaux ^{et les} calculs théo-

riques.

BIBLIOGRAPHIE

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[7] SIGNEL, ^{ZINN et} MARSHAK, Phys. Rev., Letters, 1958, 1, 416.

DIFFUSION ÉLASTIQUE ^ET INÉLASTIQUE ^DES PROTONS DE 155 MeV SUR LE CARBONE.

Par J.-P. GARRON, ^J.-C. JACMART, ^L. MASSONNET, ^{M. RIOU et Ch.} RUHLA,

Laboratoire de Physique Nucléaire, ^{Faculté des} Sciences, Orsay.

Résumé.

Nous avons déterminé par télescope à scintillateurs et en fonction de l’angle ^de diffusion, ^entre 5° et 60°, les sections efficaces différentielles de diffusion élastique ^et inélastique

avec excitation du noyau de carbone ^aux niveaux de 4,4-9,6-15 ^{et 20} MeV.

Abstract.

Elastic and inelastic scattering differential cross-sections of 155 MeV protons by

carbon have been studied by ^a scintillation telescope ^{between 5° and 60°.} Excitation levels of 4.4-9.6-15 and 20 MeV have been investigated.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 21, ^MAI 1960, ^{PAGE 317.}

La diffusion élastique ^et inélastique ^des protons

de _moyenne énergie ^{sur le carbone a été étudiée}

par différents auteurs : à 96 MeV [1 , [2], ^{à 185 MeV} [3], ^{à 135 et 95 MeV} [4] ^{et à 68 MeV} [5]. ^Nous

avons repris ^{cette étude à l’aide du} synchro- cyclotron ^{de la} Faculté des Sciences de Paris,

à Orsay, ^{en vue de} préciser ^notamment l’excitation du carbone, ^{à un niveau vers 20 MeV} qui ^a pu être assimilé à celui de résonance géante.

Le dispositif expérimental ^que nous avons utilisé est représenté ^{sur la} figure ^{1 : les cibles} (graphite

de 1 ou 3 mm d’épaisseur, polyéthylène (CH2)n

de 3 mm) ^sont placées ^{dans une chambre à réaction}

sous vide de 70 cm de diamètre, ^fermée par ^une feuille d’aluminium de 0,1 ^mm d’épaisseur. ^L’éner- gie du faisceau de protons ^{à l’arrivée sur la cible}

est de 155,4 ^{MeV et sa section est d’environ 6 cm2.}

Les protons diffusés de grande énergie ^{sont observés}

par ^un télescope placé ^à l’extérieur de la chambre et constitué de trois scintillateurs alignés ^{sur un}

bras mobile autour de l’axe de la chambre. Les deux premiers scintillateurs sont des scintillateurs

plastiques ^{de 37 mm} de diamètre et de 6,6 ^mm d’épaisseur, ^{dont les} impulsions, lorsqu’elles ^{sont en} coïncidence, débloquent l’analyse par ^un sélecteur à 256 canaux des impulsions ^{de la voie} linéaire ; ^le

scintillateur de celle-ci est un cristal de NaI(Tl)

de 44,4 ^{mm de diamètre et} 50,8 ^mm d’épaisseur.

FIG, 1.

Dispositif expérimental.