HAL Id: jpa-00216368
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Submitted on 1 Jan 1975
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ABSORPTION DE π- A L’ARRÊT SUR LES NOYAUX
H. Engelhardt, C. Lewis, H. Ullrich
To cite this version:
H. Engelhardt, C. Lewis, H. Ullrich. ABSORPTION DEπ- A L’ARRÊT SUR LES NOYAUX. Journal de Physique Colloques, 1975, 36 (C5), pp.C5-79-C5-80. �10.1051/jphyscol:1975513�. �jpa-00216368�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C5, supplément au no 11, Tome 36, Novembre 1975,page C5-79
ABSORPTION DE n - A L'ARR~T SUR LES NOYAUX
H. D. ENGELHARDT, C. W. LEWIS et H. ULLRICH
CERN, 121 1 Genève 23, Suisse et IEKP, Univ. Karlsruhe, Rép. Féd. d'Allemagne
Résumé. - L'absorption de R - à l'arrêt sur 'OB, 160, I9F, 31P, 40Ca et 93Nb a été étudiée par spectroscopie y. Outre l'enlèvement de deux et de plusieurs nucléons, par exemple (2n, 2p) et (4n, 4p) du noyau-cible avec des rendements comparables, ces résultats montrent un fait inattendu : le rapport de l'absorption de n- sur des paires (np) et (pp), très supérieur à 1 pour A < 31 en accord avec la théorie, s'inverse pour A > 31.
Abstract. - The absorption of x- at rest on 'OB, 160, 19F, 31P, 40Ca and 93Nb has been inves- tigated.The results show two and multi-nucleon removal, e.g. (2n, 2p) and (4n, 4p), from the target with comparable yields and exhibit an unexpected fact : the ratio ofTi- absorption on (np) and (pp) pairs, which is % 1 for A < 31, in agreement with theory, is inversed for A > 31.
L'absorption de n- est caractérisée par le transfert d'une énergie de 140 MeV sans transfert de moment au noyau. Nos connaissances des mécanismes d'ab- sorption de n- proviennent essentiellement des réac- tions du type (n-, 2 N ) sur des noyaux légers. Le n- ' étant absorbé sur une paire de nucléons corrélés dans un processus quasi libre, le noyau résiduel reste spectateur dans une configuration à deux trous, et les deux nucléons emportent l'énergie totale de la réaction. Cependant, des travaux théoriques [l, 21
indiquent que d'autres mécanismes de réaction peu- vent aussi contribuer, notamment l'absorption de n- sur quatre nucléons corrélés. En effet, des résultats expérimentaux [3-51 monirent que l'absorption de n- sur des clusters dans des noyaux légers n'est pas négligeable. L'émission d'a a aussi été observée [6].
Afin de pouvoir étudier simultanément un nombre important de canaux de réactions, nous avons iden- tifié les états liés des noyaux résiduels par spectro- métrie y. Cette méthode permet en outre de mesurer directement le recul du noyau résiduel par élargis- sement Doppler des raies y (z < 10- l 2 s), et donc de déterminer la distribution d'impulsion totale des nucléons dans le noyau, pour obtenir des informations concernant les corrélations de deux ou plusieurs nucléons dans les noyaux étudiés.
Les expériences ont été réalisées aux faisceaux n- de 125 MeV et de 70 MeV du SC du CERN. Des n- ont été ralentis et ensuite absorbés par des noyaux- cibles de 'Be, "'B, 160, 19F, 31P, 40Ca et 93Nb. Le rayonnement y émis par les noyaux résiduels a été enregistré q..coïncidence avec le signal correspon- dant à l'arrêt d'un a- dans la cible, comme décrit ailleurs [4-51.
La figure 1 montre à titre d'exemple le spectre y de la réaction 40Ca + n- à l'arrêt. L'étalonnage du spectre a été fait avec une précision du keV. Les
FIG. 1. - Spectre y de la réaction 40Ca + n- à l'arrêt.
flèches indiquent des transitions y observées dans tous les spectres, donc indépendantes de la cible et attri- buées au bruit de fond. Parmi les transitions ayant un rendement important se trouvent les suivantes (en keV) : 38Ar(4 480 -, 3 810), 38Ar(3 810 -, 2 168), 38Ar(2 168 -, O), 38Ar(3 937 + O), 36Ar(l 970 + 0) et les transitions élargies par effet Doppler 32S(2 230 + O) et 32S(4 459 -+ 2 230) correspondant à l'enlèvement de (4p, 4n) du 40Ca avec un rendement N,/N,- de 5,5 %. Les transitions de Y3'Ar corres-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1975513
C5- 80 H. D. ENGELHARDT, C. W. LEWIS ET H. ULLRICH
pondent à l'enlèvement de deux protons du noyau- cible (2 %), tandis que la population d'états du 38K n'est observée qu'avec un rendement < 0,3 %, bien que des expériences de pick-up sur 40Ca [7] montrent que les états liés du 38K ont une configuration à deux trous. Un résultat semblable ressort de l'étude du 93Nb (CERN) ainsi que celle du 32S réalisée à SREL ('). L'enlèvement de (2p, 2n) est observé (36Ar) avec un rendement de 2 % ; il est aussi observé avec les autres cibles.
Le tableau 1 montre les résultats expérimentaux quant à l'enlèvement de (2n, 2p) et (4n, 4p) du noyau- cible.
TABLEAU 1
Enlèvement de sous-structures (2n, 2p) et (4n, 4p) de dij4érentes cibles
Noyau- Rendement
cible Etat du noyau résiduel (N,/N,-) %
Enlèvement de (2n, 2p)
160 12C (2+, ler état excité) 4,O 19F "N (5/2+, ler état excité) 2,3 31P 27A1 (1/2+, ler état excité) 1,9 40Ca 36Ar (2+, ler état excité) 2,4 93Nb 89Y (1 1/2+, 6e état excité) 1,1 Enlèvement de (4n, 4p)
31P 23Na (5/2+, ler état excité) 3,o 40Ca 32S (2+, ler état excité) 2,8
Ces canaux de réaction sont donc comparables au processus (z-, 2 N). Avec 160 comme cible, l'état 2+ (444 MeV) du 12C est observé avec un ren- dement de 4 %; la transition montre l'élargissement Doppler total, à partir duquel, sous l'hypothèse d'un processus quasi libre, la distribution,de moment d'un hypothétique cluster a dans 1'160 a été calculée [4].
La figure 2 montre les résultats de l'absorption de n- à l'arrêt sur les noyaux 160 à 93Nb, où le ren- dement isotopique est tracé en fonction du nombre de nucléons émis de la cible. La largeur de la distri-
(') Stronach, E., SREL, Communication privée 11975).
bution augmente avec A, ce qui suggère pour les noyaux lourds des processus séquentiels. Cependant, une comparaison de nos résultats [SI avec les résultats des réactions de spallation par le formalisme de Rudstam [9] ne montre pas d'accord parfait, indi- quant qu'au moins une partie des observations est spécifique de l'interaction des A - .
"0 + lT- ISF+ Il- -
3'P+ Il- L"~a+TI' 93~b+TI- 3 FIG. 2. - Rendements isotopiques en fonction du nombre de nucléons enlevés de différents noyaux-cible. Le rendement se réfère à la somme de l'excitation directe de tous les états du noyau résiduel.
La prépondérance des canaux de réaction corres- pondant à l'enlèvement muki-a, reportée [IO] dans l'interaction de n près et au-dessus de la résonance (3,3), et même de p de 150 à 960 MeV [Il] avec des noyaux de masse moyenne, n'est pas observée dans nos expériences.
Bien que la spectroscopie y ne permette que dans des cas favorables, où l'effet Doppler est observable, de tirer des conclusions sur le mécanisme de réaction, l'ensemble des résultats montre des faits nouveaux.
Ainsi, l'inversion du rapport d'absorption de n- sur des sous-structures (np/pp) - rapport très supé- rieur à 1 pour A < 3 1, correspondant à l'absorption du n- sur un quasi-deuton, en accord avec tous les résultats expérimentaux publiés et avec la plupart des travaux théoriques, et qui semble s'inverser pour A > 31 - était tout à fait inattendue. Un autre résultat intéressant est l'enlèvement systématique de sous-structures (2n, 2p) de tous les noyaux-cible avec des rendements importants, suggérant des effets de cluster dans les noyaux étudiés.
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