Comparaison des réactions (α, 2 α) et (α, αt) sur 19F à 60,2 MeV

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Comparaison des réactions (α, 2 α) et (α, αt) sur 19F à 60,2 MeV

M. Chevallier, P. Gaillard, J.-Y. Grossiord, M. Gusakow, J.-R. Pizzi, C. Ruhla

To cite this version:

M. Chevallier, P. Gaillard, J.-Y. Grossiord, M. Gusakow, J.-R. Pizzi, et al.. Comparaison des réac- tions (α, 2

α) et (α, αt) sur 19F à 60,2 MeV. Journal de Physique, 1972, 33 (2-3), pp.177-181.

�10.1051/jphys:01972003302-3017700�. �jpa-00207235�

COMPARAISON DES RÉACTIONS (03B1, 2 03B1) ^ET (03B1, 03B1t)

SUR 19F A 60,2 ^MeV

M.

CHEVALLIER,

^P.

GAILLARD,

^{J. Y.}

GROSSIORD,

M.

GUSAKOW,

J. R. PIZZI et C. RUHLA

Institut de

Physique Nucléaire,

Université Claude Bernard de

Lyon 43,

Boulevard du

11-Novembre-1918, 69,

Villeurbanne Institut National de

Physique

^{Nucléaire et de}

Physique

des Particules

(Reçu

^{le 22}

septembre 1971)

Résumé. ²⁰¹⁴ Les réactions (03B1, ² 03B1) ^et (03B1, 03B1t) ^{sur 19F ont} été étudiées à 60,2 MeV, ^{en vue de}

comparer les probabilités d’existence de sous-structures alpha ^{et triton dans 19F. Ces} réactions, supposées ^se produire par ^un mécanisme de diffusion quasi élastique, ^{ont été} interprétées par la PWIA.

Abstract. ²⁰¹⁴ (03B1, ² 03B1) ^and (03B1, 03B1t) ^{reactions on} 19F have been studied at 60.2 MeV in order to compare the alpha and triton clustering probabilities in 19F. These reactions, supposed to be pro-

duced by ^a quasi ^elastic scattering mechanism, ^were analysed ^{in PWIA.}

Classification Physics Abstracts :

12.37

Généralement, ^19F

^{est considéré comme} pouvant être

représenté,

^{dans un modèle}

d’agrégats,

par ^une

structure 160

+ t aussi bien dans son état fondamental que dans ses états de faible excitation à

parité positive,

tandis _que ses niveaux faiblement excités à

parité négative

^sont

représentés

par ^une

structure 15N

+ a

[1].

Cependant,

^{cette idée sur la structure de l’état}

fondamental de 19F se heurte à des difficultés:

ainsi,

dans le cadre du modèle des

couches,

^ce noyau ^se décrit mal de

façon simple [2].

^{Pour rendre} compte des

propriétés

^{de son état}

fondamental,

^{il faut intro-}

duire un

mélange important

^des

configurations (d 5/2)2

s,z ^et

(s,/ ^{[3]. Enfin,}

^du

^point

^{de vue éner-}

gétique,

^{la structure}

¹⁶⁰

^{+ t}

(liée

^à

11,7 MeV)

^est

beaucoup

^{moins favorisée} que la ^structure 15N + ^ce

(liée

^à

4,0 MeV).

Ceci nous a

conduit,

^{afin de} comparer les ^struc-

tures 160

+ t

et 15

N + ^a de l’état fondamental

de 19F,

à étudier les réactions de diffusion

quasi élastique (a, at)

^et

(a,

²

a)

^{sur ce} noyau.

I.

Dispositif expérimental.

^{- Ces}

expériences

^ont

été réalisées à une

énergie

^{incidente de}

60,2

±

0,2

^MeV

au

cyclotron

^à

énergie

variable de l’I. S. N. Grenoble.

La cible était constituée de

polytétrafluoréthylène (téflon),

^d’une

épaisseur

^de

2,7 mg . cm-2.

^{Dans l’étude}

de la réaction

19F(ex,

²

a)15N,

^les

particules alpha

émises étaient détectées _{par deux}

télescopes identiques,

constitués d’une

jonction

^{dE de} 50 ym ^et d’une

jonc-

tion E de _{1 000 gm,} ces détecteurs étant à barrière de surface. Pour détecter les tritons de la réaction

19F(a, at)160,

^{l’un des}

télescopes comprenait

^un

détecteur à barrière de surface AE de 300 J.1m ^{et une}

jonction

silicium-lithium de 3 _mm, refroidie _{par effet} Peltier.

Nous avons utilisé une

géométrie

^{de détection}

symétrique

^et

coplanaire.

^Un

diaphragme

^circulaire

placé

^{devant chacun des}

télescopes

définissait un

angle

solide de détection de 4 ^x 10-4 stéradian.

Le schéma

électronique, classique

quant ^{à sa}

conception,

^est

représenté

^{sur la}

figure

^{1. Les coïnci-}

dences étaient assurées par ^un convertisseur temps-

amplitude,

^la résolution obtenue étant d’environ 10 ns

(temps

^{très inférieur à la}

période

^{de la}

radiofréquence

du

cyclotron).

L’identification des

particules

^détectées

était faite de manière

analogique,

^{selon la méthode}

proposée

par

Goulding et

^al.

[4].

^Les

signaux énergie

totale des deux voies étaient convertis sous forme

numérique

^{en 256 canaux} par deux convertisseurs

analogiques-digitaux.

^{Ils étaient ensuite stockés dans}

un bloc mémoire de 4 096 mots.

Lorsque

^{ce dernier}

était

plein,

^{son contenu} était transféré dans un ordi- nateur PDP 9. Les événements étaient alors traités

en temps ^différé

après

^{avoir été stockés sur bande}

magnétique. Parallèlement,

^{un autre bloc}

mémoire,

utilisé en 64 x 64 _canaux,

permettait

de visualiser le spectre

biparamétrique,

^{assurant ainsi un contrôle}

continu de

l’expérience.

^La

figure

² montre, ^{à titre}

d’exemple,

^un spectre

biparamétrique

obtenu lors de l’étude de la réaction

19F(a, at)160.

II.

Rappel théorique.

^-

L’analyse théorique

^d’une

réaction de diffusion

quasi élastique A(a, ab)

^{B est}

habituellement faite en utilisant

l’approximation

^de

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01972003302-3017700

178

FIG. 1. ^- Schéma électronique.

FIG. 2 ^- Spectre biparamétrique de la réaction 19F(cx, at) pour le couple d’angles ^{01 = - (J2 = 32°.}

l’impulsion

^{en ondes}

planes.

^{Dans ce cas, si l’on}

suppose les

particules

^sans

spin,

^la section efficace peut ^{se mettre sous la forme :}

Neff

^est le nombre effectif

d’agrégats

^{b dans le noyau}

cible. Il peut ^{être calculé à}

partir

^{d’un modèle théo-}

rique (modèle

des couches _par

exemple)

^{ou on} peut le considérer comme un

paramètre

dont la valeur est déduite des résultats

expérimentaux.

^{est un fac-}

teur

cinématique d’espace

^des

phases. p(q)

^{est la dis-}

tribution en

quantité

^{de mouvement de}

l’agrégat

^b

dans le _noyau

cible ;

c’est le carré de la transformée de Fourier de la fonction d’onde

qui

^{décrit le mouve-}

ment relatif des

agrégats

^{b et B dans le} noyau A. Si l’on choisit une forme

analytique

pour cette fonction

d’onde,

la formule

(1)

permet,

après

^un

ajustage

par la méthode des moindres

carrés,

^{de déduire}

Neff

^et

d’obtenir des informations

spectroscopiques

^concer-

nant la structure du _noyau cible.

Dans les calculs _que nous avons

effectués,

^nous

avons choisi deux formes

possibles

pour cette fonction d’onde :

a)

Nous supposons d’abord que le noyau cible est décrit _par un modèle des couches avec un

potentiel

d’oscillateur

harmonique.

^{Le mouvement relatif des}

agrégats

^{b et B est}

également

^{décrit par une fonction}

d’oscillateur

harmonique

^dont les nombres quan-

tiques

^{N et L} peuvent ^{être déduits des lois de conser-} vation de

l’énergie,

^{du moment}

angulaire

^{et de la}

parité.

^{Dans le cas de la}

décomposition

^{de 19F en}

lsNg.S

^{+ a, nous} obtenons N ⁼

3,

^{L = 1} alors que pour la

décomposition

^{de 19F en}

160g.s

^{+ t, nous}

avons N ⁼

3,

^{L = 0.}

Cependant,

^le

paramètre

^du

potentiel

d’oscillateur

harmonique qui

^{décrit le mou-}

vement relatif des

agrégats

^{est considéré comme un}

paramètre ajustable,

^{dont la valeur est déduite de la}

comparaison

^{des résultats}

expérimentaux

^{avec la}

formule

(1).

^On peut ^{définir ainsi un} coefficient d’isolement x ⁼

filot,

^{où a est le}

paramètre

^du

potentiel

d’oscillateur

harmonique

^{du modèle des couches}

décrivant les _noyaux et

agrégats.

^Ce

paramètre

^{x est}

compris

^{entre 0 et 1. Si sa valeur est voisine de}

0,

^cela

signifie

que l’on ^{est en}

présence

d’un modèle en

agrégats

^nettement caractérisé.

Si,

^au

contraire,

^la

valeur de x est voisine de

1,

^cela

signifie

que la distance

inter-agrégats

^devient

comparable

^{aux dimensions}

de ces

agrégats

^et que le modèle des

agrégats rejoint

le modèle des couches.

b)

^{Dans une deuxième}

^forme,

^{nous supposons}

que la

probabilité

d’existence

d’agrégats

^{est nulle}

lorsque

la distance

inter-agrégats

^est inférieure à

Re

⁼

1,5 Al

⁺

A2 ) fm,

^où

Al

^et

A2

^{sont les} nombres de masse des deux

agrégats,

^{leur mouvement}

relatif,

pour r

> R,,,

^{étant décrit} par ^une fonction de Hankel

sphérique.

(dujdQ)a,b

^{est la section} efficace de diffusion

(a, b) prise

^{hors de la couche}

d’énergie.

^Une

approximation

usuelle consiste à la

remplacer

par la section efficace de diffusion

(a, b) prise

^sur la couche

d’énergie.

^De

récentes

expériences

^{ont montré la} validité de cette

approximation

^{et ont}

permis

^de

préciser

^{que cette}

section efhcace devait être

prise

^à

l’énergie

^relative

des

particules

^{a et b}

après

^réaction

[5].

III. Résultats

expérimentaux.

^-

a)

^MÉTHODE

D’ANALYSE DES RÉSULTATS. ^- Pour l’étude de la réac- tion

(a, 2 a)

nous avons utilisé les deux méthodes

d’analyse

^{dites en} distribution

angulaire

^{et en distri-}

bution ^en

énergie [6].

^La

première

^méthode permet

d’explorer

^le spectre ^en

quantité

^de mouvement, ^la diffusion

(a, a)

s’effectuant

toujours

^{à 90° CM.}

L’énergie

^{relative des a}

émis,

^{fonction de}

0,

^varie

alors fortement

(de

¹² à 26 MeV pour la réaction _que

nous avons

étudiée). Or,

^les

approximations

^faites

pour obtenir la formule

(1)

supposent que les sections efficaces varient _peu. Ce n’est donc _{pas le} cas

ici,

^et

l’on peut s’attendre à ^ce _que nos résultats obtenus par cette méthode

d’analyse s’interprètent

^{mal à l’aide de}

la formule

(1).

^{Dans la deuxième}

^méthode,

^par contre,

l’énergie

relative des deux

particules

^émises ainsi que

l’angle

^{de leur diffusion dans leur}

système

^{du centre}

de masse évoluent très _peu, et par

conséquent,

^la

section efficace de diffusion varie

également

^très peu.

Ainsi, dans le cas de la réaction

(oc,

²

a), lorsque

q varie de 0 à

150 MeV/c, (JCM

varie de 89° 9 à

89° 2, ECM

^{varie de}

26,15

^à

26,05

^{MeV et} la section efficace de diffusion

élastique (a, a)

varie de 132 à 125 mb.

Pour l’étude de la réaction

19F(a, IXt)160,

^étant

donné que ^nous connaissons très mal la section efficace de diffusion

(a, t)

^{à ces}

énergies,

^nous n’avons utilisé que la deuxième méthode

d’analyse qui

^minimise

l’influence de ce facteur.

b)

^RÉACTION

19F(a,

²

ot)"N.

^{- La}

figure

^{3b montre}

les résultats obtenus ^en distribution

angulaire.

^Ceux-ci

ne

présentent

pas de minimum net pour q ⁼ 0 comme

FIG. 3a. ^- Section efficace expérimentale de diffusion (a-a).

Ces sections efficaces sont des _moyennes obtenues à partir ^des

résultats de Darriulat [7] ^{pour tenir} compte ^{de nos conditions} expérimentales.

FIG. 3b. ^- Section efficace de la réaction (a, ² a) ^obtenue par la méthode « distribution angulaire ».

on

pourrait

le supposer d’un état ^{L =} 1. On constate d’autre part que les sections efficaces ^aux

grands angles

sont

plus

^faibles que les sections efficaces aux

petits angles.

Ces résultats sont assez semblables à ceux

qui

avaient été obtenus lors de l’étude de la réaction

’Li(a,

²

a) t

^{à 55 MeV}

[6].

^{Sur la}

figure 3a,

^{nous avons}

représenté

la section efficace de diffusion

(a, oc)

^en

considérant

l’énergie

^{relative des 2}

particules

^émises

après réaction, d’après

^{les mesures de Darriulat}

[7].

On remarque que la distribution

angulaire expéri-

mentale reflète l’allure de cette section

efficace,

^mais

cependant

^{d’une manière moins}

marquée

^{que lors de}

l’étude des réactions

(a,

²

a)

^{sur des} noyaux

plus légers [5].

Il ne nous a pas été

possible d’interpréter

^théori-

quement ^{ces résultats}

expérimentaux

^à

partir

^{de la}

formule

(1).

La

figure

⁴

représente

^{les résultats obtenus par l’ana-}

lyse

^en distribution en

énergie, pour 01

^{= -}

02

^{= 43°.}

FIG. 4. ^- Section efficace de la réaction 19F(a, ² a) : distribution

en énergie. ^{La courbe en trait} plein ^est le résultat d’un calcul fait

avec la formule (1) ^en supposant que la fonction d’onde qui ^décrit le mouvement relatif est une fonction d’oscillateur harmonique.

On peut remarquer dans ^{ce cas} 1 a

présence

^{d’un mini-}

mum pour q ⁼ 0. Sur cette même

figure,

^{nous avons}

également représenté

la courbe calculée

d’après

^la

formule

(1),

^en choisissant une fonction d’oscillateur

harmonique

pour décrire le mouvement relatif du

coeur et de

l’agrégat

^oc. Des résultats similaires sont obtenus ^en

choisissant,

pour décrire ce mouvement

relatif,

^{une fonction de Hankel}

sphérique.

^Cette

analyse

^{nous a}

permis

d’obtenir le

paramètre

^d’isole-

ment x ainsi _que

Neff,

^dont les valeurs sont

reportées

dans le tableau I.

c)

^RÉACTION

19F(a, at)"O.

^{- Nous avons effectué}

uniquement

^une

analyse

^en distribution en

énergie (01 = - O2

⁼

32°)

^{car la section efficace}

(a, t) qui

est mal _connue, peut ^{alors être} considérée comme

180

TABLEAU 1

constante. La valeur de cette section

efficace,

^déter- minée

expérimentalement

à 14 MeV dans le

système

du laboratoire et à

Ocm

^{= 840}

8,

^{est de 30}

mb/sd [8].

Par

ailleurs,

les sections efficaces de diffusion

(a, 3He)

obtenues à 18 MeV

[8]

^{et à 43 MeV}

[9]

^sont

pratique-

ment

égales.

^{Nous avons}

supposé

que la section efficace

(a, t)

variait aussi _peu avec

l’énergie

^{et avons}

adopté

une valeur de 30

mb/sr

^{à notre}

énergie.

La

figure

^{5 montre} les résultats

expérimentaux

^ainsi

que la courbe calculée

d’après

^{la formule}

(1).

^Ici

FIG. 5. ^- Section efficace de la réaction 19F(a, at) : distribution

en énergie. ^{La courbe en trait} plein ^est le résultat d’un calcul fait

avec la formule (1) ^en supposant que la fonction d’onde qui ^décrit

le mouvement relatif des deux agrégats ^{est une} fonction de Hankel.

encore, le choix de la forme

analytique

^de la fonction d’onde du mouvement relatif

parmi

^{les deux formes}

proposées

^{n’a eu aucune influence sur la courbe}

calculée. Les informations

spectroscopiques

^obtenues

(x

^et

Neff)

^sont

reportées

dans le tableau I.

J)

NORMALISATION DE LA FONCTION D’ONDE DU MOUVEMENT RELATIF. ^- La valeur de

Neff dépend

^bien

entendu de la normalisation de

p(q).

^Il faut remarquer que ^cette

fonction, représentée figure

^{6 dans le cas}

d’une

description

^{du mouvement relatif par un}

potentiel

d’oscillateur

harmonique

^{N =}

3, L

⁼

1, présente

^des rebondissements ^{dont la réalité}

physique

^{est discu-}

table. En

effet,

^{dans le cas du}

potentiel

d’oscillateur

harmonique,

^ce

potentiel

^est

infini,

^ce

qui

n’est pas réaliste. Dans le cas de la

description

^{du mouvement}

relatif _par ^une fonction de Hankel

sphérique,

^{c’est la}

FIG. 6. ^- Distribution en quantité ^{de mouvement de} l’agrégat ^oc lorsque l’on suppose que le mouvement relatif des deux agrégats (L ⁼ 1) ^{est décrit} par ^une fonction d’oscillateur harmonique.

présence

^d’un rayon de coupure

qui, après

^transfor-

mation de

Fourier,

^{introduit des} composantes ^de

grandes fréquences qui

n’ont pas

plus

de réalité

physique.

Il nous a donc _paru intéressant d’éliminer ces

composantes ^en normalisant la fonction

p(q)

^non

pas ^entre 0 et l’infini dans

l’espace

^des q, mais entre 0 et le

premier

^{minimum. Dans ces}

conditions,

^les

valeurs obtenues _pour

Neff

^{sont très} différentes et

nous avons

également reporté

^{dans le} tableau 1 ces

nouvelles valeurs.

En

conclusion,

^en observant le tableau

I,

^on peut

constater d’une part que le

paramètre

d’isolement est

voisin de

1,

^ce

qui signifie

^donc que les

agrégats

^{ne sont}

pas ^nettement caractérisés dans le _noyau

19F,

^d’autre

part, que les valeurs obtenues pour

Neff

^{sont faibles.}

Nous ^ne _pensons pas que l’on

puisse

^{accorder une}

grande signification

^{à ces valeurs}

qui

^{sont, nous le}

rappelons,

obtenues à

partir

^d’un traitement en ondes

planes. Cependant,

^{nous pouvons, en} comparant ^les valeurs obtenues pour la

structure 15Ngs

^{+ a et pour}

la structure

l6Ogs

^{+ t,} constater que cette dernière structure n’est en tous cas, pas

plus importante

que la

première.

Nous pouvons

rappeler

^{à ce} propos ^une difficulté attachée à ce type

d’analyse,

^et provenant du fait _que les états

représentant

les diverses

configu-

rations en

agrégats

^{ne sont} pas

orthogonaux

^entre

eux. Dans le cas où le modèle des couches

s’applique parfaitement,

^{ces états ont même un} recouvrement total

[10].

^{La valeur}

proche

de 1 que nous avons

obtenue _pour le

paramètre

d’isolement

indiquant

que

nous nous trouvons dans ce cas, il est

possible

que les valeurs voisines

(dans

la limite des

précisions d’origine expérimentale

^{ou dues à la méthode}

d’analyse utilisée)

^de

Neff

^{pour les 2 types de} sous-structures

puissent

^être

expliquées

par ^ce fait.

Remerciements. ^- Les auteurs

expriment

^leur gra- titude à

l’égard

du Directeur et du Personnel de l’I. S. N. de Grenoble _{pour leur} accueil.

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