Protons, deutons, tritons et noyaux d'hélium émis par 197Au sous l'action de protons de 154 Mev

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Submitted on 1 Jan 1961

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Protons, deutons, tritons et noyaux d’hélium émis par 197Au sous l’action de protons de 154 Mev

Jeannine Génin, Pierre Radvanyi, Ivan Brissaud, Claude Detraz

To cite this version:

Jeannine Génin, Pierre Radvanyi, Ivan Brissaud, Claude Detraz. Protons, deutons, tritons et noyaux

d’hélium émis par 197Au sous l’action de protons de 154 Mev. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10),

pp.615-617. �10.1051/jphysrad:019610022010061500�. �jpa-00236521�

615.

PROTONS, DEUTONS, ^{TRITONS ET NOYAUX} D’HÉLIUM ÉMIS PAR 197Au SOUS L’ACTION DE PROTONS DE 154 MeV

Par JEANNINE GÉNIN, ^{PIERRE RADVANYI, IVAN BRISSAUD et CLAUDE} DETRAZ,

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

Résumé. - Les particules chargées énergiques, ^{émises par 197Au bombardé par des} protons

de 154 MeV ont été étudiées à l’aide d’un télescope de scintillateurs dE/dx 2014 ^{E. Les} spectres d’énergie ^des protons, deutons et tritons au-dessus de 30 MeV environ ont été mesurés à 15°, ^30°

et 60° et sont comparés ^{à ceux obtenus} précédemment pour ^une cible de carbone. Des indications sont également ^{données sur la} production de 3He et 4He de plus ^{de 85 MeV. On examine les}

divers mécanismes de formation de deutons énergiques.

Abstract.

Charged energetic particles ^emitted by ^197Au bombarded _by ^{154 MeV} protons

were studied with a dE/dx 2014 E scintillation telescope. Energy spectra of protons, ^deuterons

and tritons above 30 MeV were measured at 15°, ^{30° and 60° and are} compared with those obtained

previously for carbon. Indications are also given ^{for the} production of 3He and 4He nuclei above 85 MeV. The different mecanisms leading ^to the formation of energetic ^{douterons are discussed.}

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 22, ^OCTOBRE 1961,

Nous avons étendu au noyau lourd 19?Au l’étude des spectres d’énergie ^à différents _angles des parti-

cules chargées ^{émises sous l’action de} protons ^de

154 MeV par ^la méthode expérimentale déjà ^uti-

lisée dans nos expériences précédentes ^{sur le car-}

bone [1]. ^Les particules ^sont identifiées _par la me- sure simultanée de leur perte d’énergie spécifique dE Jdx ^{et de leur} énergie ^{E au} moyen d’un télescope

de scintillateurs,. La ^{cible d’or} employée ^{avait une} épaisseur ^de 0,522 grammes/cm2. ^{La structure en} temps ^{du faisceau de} protons ^du synchrocyclotron était ^améliorée par l’utilisation d’une électrode auxiliaire [2].

Les figures 1, 2 ^{et 3 donnent les} spectres d’énergie

obtenus pour les protons, ^{deutons et} tritons émis à 15°, ^{30° et 60°} (laboratoire). Quelques ^limites

d’erreurs statistiques typiques ^sont indiquées ^sur

les figures. ^{L’erreur sur les} valeurs absolues des sections efficaces différentielles est inférieure à

:J:: 20 %.

Comme dans le Pas du carbone ces spectres ^com- portent ^{à tous les} angles ^un spectre continu, ^{et à}

15° et 30° une composante ^{ou un} pic ^à l’énergie

maximum. Nous avons prêté ^{une attention} parti-

culière aux spectres ^continus qui ^{doivent corres-}

pondre essentiellement

du moins dans la pre- mière étape ^de l’interaction directe

aux réac- tions (p, pn) ^et (p, 2p) pour les protons, (p, nd) ^et (p, pd) pour les deutons, (p, nt) ^et (p, pt) pour les

tritons.

Les rapports ^des spectres ^{continus au-dessus}

de 35 MeV (intégrés ^en énergie) des différentes

particules ^{sont dans le cas de l’or :} plcl = 9,3 ^envi-

ron à tous les angles étudiés, c’est-à-dire sensi- blement la même valeur _que pour le carbone ; d Jt

est compris ^entre 5,0 ^et 7,3 ^selon l’angle, ^ce qui représente

par rapport ^aux protons

presque

2 fois plus ^{de tritons} pour l’or que pour le carbone.

Les rapports (spectre ^continu or) /(spectre ^continu carbone) pour les protons ^et les deutons sont com-

pris ^entre 2,6 ^et 3,6 ^aux différents angles.

La _presque égalité ^des rapports p ¡d pour le ^car- bone et pour ^un noyau lourd dans ^nos résultats à 154 MeV semble particulière ^{à cette} énergie ^et n’apparait pas pour des énergies incidentes de 90 MeV et de 300 MeV [3] ^et [4] ; ^{de même l’émis-}

sion de protons ^{du continu et} celle de deutons du continu _pour un noyau donné ne varient _{pas de la} même manière avec l’énergie.

Les maxima des spectres continus de protons ^de

l’or se situent en énergie plus ^bas que ^ceux du

carbone ; ^{ces derniers} correspondaient à peu prés ^à l’énergie ^{du choc} quasi-élastique proton ^{sur nucléon}

au repos. Nous n’avons pas ^encore pu .interpréter complètement ^{le deuxième maximum} qui apparait

vers 53 MeV dans le spectre ^de protons ^{de l’or à 150.}

Les deutons de pick-up ^direct (laissant ^le noyau résiduel de 196Au dans son état fondamental ou

dans un de ses premiers ^états excités) apparaissent

nettement au bout du spectre continu à 15° et

encore à 30°. La section efficace de leur formation n’est _pas très différente de celle trouvée pour le

carbone, ^{en accord avec} les résultats de Selove à 95 MeV _{pour le} plomb [5].

Comme pour le carbone, ^les spectres ^{continus de}

deutons de l’or ressemblent beaucoup ^aux spectres

continus de protons ; ^{on retrouve} des maxima’ou des « bosses» à des énergies ^{voisines. h y a} cepen- dant quelques différences notables : à 15° le maxi-

mum de basse énergie (vers ⁵⁶ MeV) ^est plus pro- noncé pour les deutons _{que pour} les protons. ^{A 30°}

le maximum du spectre de deutons ^{se trouve à une}

énergie ^très différente du maximum des protons ; ^à

ce dernier correspond cependant ^{une bosse très}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010061500

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nette dans le continu des deutons ; ^il y ^a peut-être

encore une autre bosse à une énergie plus ^élevée.

Les mécanismes pouvant ^{conduire à} l’émission de deutons du continu doivent faire intervenir au

moins deux nucléons du noyau. Le processus ^le plus

FtG. 1.

197AU e1ab.

15° ; Ev

154 MeV.

dantes, ^{et en} première approximation ^{sa section}

efficace différentielle peut ^{s’écrire comme le} produit

de la section efficace de diffusion du proton ^incident

-

que l’on peut déduire de nos spectres expéri-

mentaux de protons

par la probabilité ^de pick-

up d’un nucléon correspondant. ^R. Pasquier ^{a en-} trepris ^{des calculs dans ce sens} qui ^ont déjà ^donné

des résultats encourageants [6]. ^D’autre part ^un calcul, de pick-up ^{indirect en tenant} compte ^des

états virtuels intermédiaires a été fait _{pour le} car-

bone par d’Hulst, permettant ^{de se rendre} compte

de l’importance ^{de ces états} [7].

On peut cependant supposer qu’il existe des corrélations de paires ^entre des nucléons du noyau,

se superposant ^{à l’action du} potentiel moyen. De telles corrélations se manifesteront déjà ^{dans la dis-}

tribution des quantités ^{de mouvement des nucléons}

que l’on peut ^{tirer du} pick-up direct, par exemple

par ^{un excès} d’impulsions élevées. Mais on peut

alors penser que le deuxième nucléon de la paire ^en

corrélation aura une probabilité importante ^de

FIG. 2. -178Au ; ^Oiab.

^{30° ;} Ep = 153,5 ^{MeV. FIG. 3.}

79Au ; ^Oiab.

^{60° ;} Ep ^{=153,5 MeV.}

FIG. 1, ^{2 et 3.}

Spectres d’énergie ^des protons, deutons et tritons émis à 15°, ^{30° et 60°.}

simple ^{est un} pick-up ^indirect [4] : ^le proton ^inci-

.

dent diffuse ^{sur un} premier ^{nucléon du} noyau ; ^un des deux nucléons de ^cette collision entraîne par

pick-up ^{en sortant} du noyau ^{un autre} nucléon

initialement sans interaction particulière ^{avec le} premier

formant ainsi un deuton. Le spectre ^des

deutons ressemblerait alors au spectre ^{continu des} protons. La réaction peut ^{ainsi être considérée}

comme s’effectuant ^en deux étapes indépen-

sortir lui aussi du noyau,ce qui ^{donnerait une réac-}

tion (p, pd) ^ou (p, nd). ^{De la} sorte, ^les corrélations peuvent contribuer aux spectres ^{continus de deu-}

tons par deux mécanismes distincts du pick-up

indirect : d’une part ^{le knock-out d’un} quasi-

deuton (éjection du noyau d’une sous-structure

proton-neutron) ; ^{des calculs dans ce sens ont été}

faits par Bransden [8] ^et par Blokhintsev[9]. ^D’autre

part ^{le knoqk-out avec} échange (pick-up ^{sur une}

617

sous-structure proton-neutron ^ou neutron-neutron) ;

des calculs sur un mécanisme de ce type ^{ont été}

faits par Heidmann [10]. ^{Le knock-out avec} échange ^{doit être surtout} important pour les deu- tons émis vers l’avant, ^{et le knock-out} simple ^doit

devenir important ^à grand angle [11]. Ces processus de knock-out avec ou sans échange expliquent peut

être les maxima des spectres de deutons qui ^n’ont

pas leur analogue ^{dans les} spectres continus de

protons.

Il faut dans ces divers processus tenir compte ^de

ce que les deutons ne peuvent pratiquement pas sortir de la partie centrale du _noyau. Greider [12]

a fait pour ^le pick-up ^{direct sur} le carbone un

calcul d’ondes distordues _pour tenir compte ^de l’absorption ^{et de} la réfraction à la fois du proton

entrant et du deuton sortant. Dans un noyau d’or à 154 MeV il pourrait y avoir un ou plusieurs

chocs sur des nucléons aussi bien avant le pick-up qu’avant le knock-out.

Les spectres ^{de tritons à 150 et à 300 vont} jusqu’à l’énergie ^{maximum ce} qui ^démontre l’existence de la réaction 19’Au(p, t)195Au ^{à 154 MeV. Les} spectres continus de tritons à 150 et à 300 présentent ^un

maximum. Les mécanismes contribuant aux réac- tions (p, nt), (p, pt)

peuvent ^{être les} mêmes

que ^ceux donnant un ’ deuton suivis du Rpick-up d’un!neutron supplémentaire. ^II pourrait y avoir aussi : le pick-up ^d’une paire ^{de nucléons en corré-}

lation après ^une première diffusion, ^{ou la} fragmen-

tation _{par le} proton ^{incident d’une} sous-structure

alpha, ^{ou bien encore le} knock-out, avec ou sans

échange, d’un groupe de trois nucléons en corré- lation.

,Nous avons obtenu par ailleurs quelques ^indi-

cations sur l’émission de 3He et de 4He de grande énergie. ^Il semble bien _y avoir à 150 ^et à 300 des 3He et des 4He à l’énergie maximum, ^donc des réactions

197Au(p, 3He)195pt ^et 1s’Au(p, 4He)194pt. ^{Les sec-}

tions efficaces différentielles obtenues sont pour des

énergies supérieures à ^{85 MeV :}

Le rapport t J3He ^{au-dessus de 85 MeV est} appro- ximativement égal ^{à 2. ,}

Ces expériences ^feront l’objet ^d’une publication plus détaillée. Elles se poursuivront ^{avec l’ana-} lyseur magnétique actuellement en cours d’essais.

Nous tenons à remercier particulièrement

Mme P. Benoist et M. J. Yoccoz _pour toutes les dis- cussions _que nous avons eues avec eux sur les pro- blèmes théoriques soulevés par ^cette étude. Nos remerciements vont également ^{à M. Reide} pour l’aide apportée ^en électronique, ^ainsi qu’à ^M.

Bergamaschi et à toute l’équipe qui ^{ont assuré}

la marche du synchrocyclotron.

BIBLIOGRAPHIE

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