Désintégrations de 2 états du tellure 115 1/2+ (T 1/2 = 7,5 min) et 7/2+ (T1/2 = 6,0 min)

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Submitted on 1 Jan 1974

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Désintégrations de 2 états du tellure 115 1/2+ (T 1/2 = 7,5 min) et 7/2+ (T1/2 = 6,0 min)

A. Charvet, R. Chery, Do Huu Phuoc, R. Duffait, M. Morgue

To cite this version:

A. Charvet, R. Chery, Do Huu Phuoc, R. Duffait, M. Morgue. Désintégrations de 2 états du tellure 115 1/2+ (T 1/2 = 7,5 min) et 7/2+ (T1/2 = 6,0 min). Journal de Physique, 1974, 35 (11), pp.805-811.

�10.1051/jphys:019740035011080500�. �jpa-00208205�

DÉSINTÉGRATIONS DE 2 ÉTATS DU TELLURE 115

1/2+ (T1/2

⁼

7,5 min) ET 7/2+ (T1/2

⁼

6,0 min)

A.

CHARVET,

^R.

CHERY,

^{DO HUU}

PHUOC,

^{R. DUFFAIT et M. MORGUE} Institut de

Physique Nucléaire,

Université Claude-Bernard de

Lyon

et Institut National de

Physique

^{Nucléaire et de}

Physique

des Particules

43,

^{bd du}

11-Novembre-1918,

⁶⁹⁶²¹

Villeurbanne,

^France

1((Reçu

^{le 20 mai}

¹⁹⁷⁴⁾

Résumé. ²⁰¹⁴ L’étude de la

désintégration

^{du 115Te a}

permis

^{de mettre en}

évidence,

^{deux activités}

distinctes de

périodes

7,5 ± 0,3 ^{min et}

6,0 ± 0,2

^{min. Au} moyen de détecteurs

Ge(Li)

^{nous avons}

mesuré les spectres 03B3 ^{directs et en} coïncidence. Nous avons établi un schéma de niveaux du 115Sb permettant ^de

placer

^{29 des 38} transitions 03B3 identifiées. Les résultats sont discutés dans le cadre du modèle des couches et les deux activités sont attribuées aux désexcitations des états

1/2+ (7,5 min)

^et

7/2+ (6 min).

Nous n’avons pas pu mettre ^en évidence de transition

isomérique

entre ces 2 états.

Abstract. ²⁰¹⁴ In a

study

^{of the}

decay

^{of 115Te two} activities with half-lives of 7.5 ± 0.3 min and 6.0 ± 0.2 min have been observed. By ^{means of}

Ge(Li)

detectors, ^both

single

^and

coincidence 03B3

spectra have been measured. Of the 38

transitions,

which have been

identified,

^{29 can be}

placed

in the level scheme of 115Sb. The data are discussed in the framework of the shell model. The activities are

assigned

^to

1/2+ (7.5 min)

^and

7/2+ (6 min)

^{states. There was no evidence for the}

isomeric transition between these two states.

Classification Physics ^Abstracts

4. 220 - 4 . 240 ^- 4 . 460

1. Introduction. ^- La nature de l’état fondamental du

lISTe

n’est pas établie

jusqu’à présent

^de

façon

certaine. D’une

part,

l’étude de la

désintégration

^d’un

état

isomérique 11/2-,

^de

période

6 ps, conduit

Brinckmann, Fromm, Heiser, Rotter, Clark,

^Han-

sen et Peterson

[1]

^et

Vajda, Iordachescu,

^{Ivanov et} Pascovici

[2]

^à

proposer ^un

^{état fondamen-}

tal

7/2+.

^D’autre

part,

^{l’étude de la}

désintégration p+

^{+ EC}

liSTe -+ 1ISSb,

^de

période

⁶

min,

par

,Reising

^{et Pate}

[3]

^{et Shilin et} Burmistrov

[4]

suggère

^le

spin 1/2+

pour le même état. Le modèle des couches

prévoit,

par

ailleurs,

que les états du 63e neutron 3s

1/2

^et

Ig 7/2

^sont

probablement

^très

proches.

^{Nous avons donc}

repris

l’étude de la

désintégration

^du

^"5Te

afin de lever ce désac- cord en contrôlant très

précisément

^les

périodes

et en faisant varier les conditions de

production

du

" 5Te.

2. Méthodes

expérimentales.

^- 2. 1 PRODUCTION

DES SOURCES. ^- Les sources sont

produites

par réac- tion

(a, n)

^sur des cibles

métalliques

enrichies à 80

%

en

112Sn

au

Synchrocyclotron

^de l’Institut de

Phy- sique

Nucléaire. Un absorbant d’aluminium est inter-

posé

afin de réduire

l’énergie

^des

particules

^{a de}

54 MeV à une

énergie correspondant

^{au maximum}

de

production

^du

^lISTe

^aux alentours de 20 MeV.

2.2 SPECTRES _y DIRECTS ET EN COÏNCIDENCE. ^- Nous avons utilisé deux détecteurs

Ge(Li),

^{l’un de}

4

cm’

et de 2 keV de résolution sur la raie de 1 332 keV du

6°Co,

l’autre de 66

cm’

et de

3,1

^{keV de résolution}

sur la même raie.

L’énergie

des transitions _{y est} mesurée en deux

temps :

a)

^les transitions les

plus

^{intenses sont mesurées}

simultanément avec des raies de sources

étalons, b)

^ces transitions nous servent d’étalons lors d’un 2e

comptage

^du

"5Te

seul.

Les

spectres

y ont été traités sur ordinateur MULTI-8

Intertechnique

^et

également

^{sur un ordinateur}

CDC 6600 à l’aide du programme SAMPO

[5].

^Les

spectres

y ^en coïncidence sont réalisés entre les 2 détec- teurs

précédemment

^décrits.

La

figure

¹

présente

^le

spectre

y direct obtenu avec

le détecteur de 66

cm’

à une

énergie

d’irradiation moyenne de 16 MeV.

2.3 MESURES DE PÉRIODES ET RAPPORT DE PRO- DUCTION. ^- L’intensité de la transition de

770,45

^keV

obtenue avec une irradiation à la valeur _moyenne de 23

MeV,

^est apparue très différente de celle obtenue par Shilin et Burmistrov

[4].

^{La mesure}

précise

^de

la

période

^{de cette} transition conduit à la valeur de

7,5 ± 0,3

^min indiscutablement différente de celle

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019740035011080500

806

FIG. 1. ^- Spectre y ^direct enregistré ^avec le détecteur de 66 cm3.

des transitions de

723,57, 1 098,62, 1 326,84

^et

1 380,58

^keV

égale

^à

6,0

^±

0,2

^min.

Il fallait d’abord s’assurer que ^cette transition était bien due à la réaction

(a, n)

^sur

^112Sn.

^Pour

cela,

nous avons irradié de l’étain naturel

(1 % de 112Sn)

dans les mêmes conditions et vérifié

qu’elle

était pro- duite dans le même

rapport

que les transitions de

période 6,0

^{min. De}

plus,

nous avons contrôlé _que cette même transition

n’apparaît

pas par réaction

116Sn(d, 3n)

^{et n’est donc} pas due à un isomère éven- tuel

de 115 Sb.

Elle

n’apparaît

pas ^non

plus

par réac-

tion 116Sn(a, 4n)

^{à 54 MeV et}

n’appartient

^donc pas à un isomère

du 116Te.

Cette transition de

770,45

^keV

appartient

^donc

bien à la

désintégration

d’un état du

11 sTe

différent de celui de

période 6,0

^{min. Nous avons alors étudié}

le

spectre

y à différentes

énergies

d’irradiation _par

interposition

d’absorbants d’aluminium de

0,7

^mm

à 1 mm

d’épaisseur correspondant

^{à des}

énergies

moyennes de 29 à 12 MeV. Le tableau 1 donne le

rapport il 770 111 1380

^{pour diverses}

^{énergies Ea.}

^La

TABLEAU 1

Rapport

des intensités des transitions de

770,4

et

1 380,6

^keV

en fonction

^de

l’énergie

d’irradiation

transition de

1 380,6

^{keV a été} utilisée de

préférence

à celle de

723,6

^{keV car cette dernière}

devient

_progres- sivement

complexe-raie

de 718 keV de

114Sb -

à

énergie Ea plus

élevée. L’évolution de ce

rapport suggère

que la transition de 770 keV

appartient

^à

la

désintégration

d’un état de

spin plus

^bas que

celui

de l’état de

période 6,0

^min.

Les tableaux II et III donnent les

énergies

^{et inten-}

sités des transitions _y

appartenant

^{aux 2}

désintégra-

tions. Le tableau IV donne les intensités des électrons de conversion mesurées _par

Gonsior, Potempa

^et

Senyavski [6]

^{et utilisées} par Shilin et Burmistrov

[4].

Nous avons recalculé les coefficients de conversion

avec nos valeurs d’intensité _y en

supposant

^{la nature M 1} de la transition de

723,6

^{keV. Cette}

hypothèse

^est

basée sur la nature ^- discutée au

paragraphe

^{3.4 -}

d’états de

particules

^2d

5/2

^et

1 g 7/2

des niveaux fonda- mental et à

723,6

keV. Un éventuel

mélange

^{Ml + E2}

modifierait de moins de 15

%

les coefficients de conver-

sion ainsi déterminés.

3. Etablissement des schémas de

désintégration

^et

discussion. ^- 3.1 SCHÉMAS DE DÉSINTÉGRATION. ^- A

partir

^des résultats des coïncidences _y-y

(Tableau V),

il est

possible

^de construire 2 schémas de

désintégra-

tion

permettant

^de

placer

^{23 des 31} transitions de

période

^{6 min et 6 des 7} transitions de

période 7,5

^min.

Ces schémas sont

présentés

^{sur les}

figures

^{2 et 3. Nous}

retrouvons certains des niveaux établis _par

Shilin

et Burmistrov

[4] : 722,7, 771, 1 098, 1 326, 1 380,

2 320 et 2 387 keV. Par contre, ^nous infirmons les niveaux à

1 354,

^{2 207 et 2 689 keV et le}

placement

des transitions de 374 à 427 keV. De

plus,

^{nous établis-}

sons les

niveaux à 1071,6,1755, 2104,0 et 3 411,8 keV.

Il

apparaît qu’il

^{n’existe aucune} alimentation directe de l’état fondamental du

11 sSb

de nature

5/2 + [7].

Nous avons vérifié

expérimentalement

^{ce fait à}

partir

de l’intensité de la raie d’annihilation de 511 keV

808

TABLEAU III

Liste des _{raies y} de l’activité de

période 7,5

^{min :}

a)

la valeur

1 (770,44)

^{= 20 est}

^prise

^{comme intensité}

de

référence. Cette

valeur

correspond

^{à son intensité}

dans les unités du tableau II

lorsque l’énergie

^d’irra-

diation est de 16

MeV ; b)

transitions

pouvant posséder

une

faible composante

^de

période

^{6 min.}

d’une

part

^et de l’étude du

spectre p+

^d’autre

part.

Ce

spectre enregistré

^à l’aide d’un détecteur

Si(Li) présente

^une

énergie fi’

^{maximum de 2 680 ± 50 keV=}

(Fig. 4)

^{en accord avec}

Reising

^{et Pate}

[3]

^{et les}

tables de masse de

Wapstra

^{et Gove}

[8]

^{et de}

Garvey, Gerace, Jafi’e,

^{Talmi et Kelson}

[9]

^{à condition de consi-}

dérer que la branche

fi’ d’énergie

^{maximum alimente}

le niveau à

723,6

keV. Une même valeur de diffé-

rence de masse de 4 420 keV a été

prise

pour déter- miner les

log ft

^{des 2}

désintégrations.

^Cette

approxi-

mation est

justifiée

^au

paragraphe

^3.3.

3.2 NATURE DES ÉTATS

DU "5Te. -

Brinckmann

et al.

[1]

^et

Vajda et

^al.

[2]

^{ont étudié un} niveau iso-

mérique du "’Te

de

période

⁶ J.1S attribué à l’état

11/2- qui

^{se désexcite} par ^une transition M2 de 280 keV

sur un niveau

7/2+

que ^{ces auteurs} considèrent comme

étant l’état fondamental. Le modèle des couches et la

comparaison

^{avec les} noyaux de Tellure

impairs

voisins

(voir Fig. 5),

^nous conduisent à

envisager

l’existence d’un état 3s

1/2 proche

^{de l’état}

1g 7/2.

TABLEAU IV

Coefficients

de conversion et

multipolarités

des transitions déduits des mesures

d’électrons

de Gonsior

[6]

^{et de nos valeurs} d’intensité _y

TABLEAU V

Résultats des

expériences

de coïncidences _y ^-- _y

Nous identifierons l’activité de

période ^6,0

^{min à}

l’état de haut

spin 7/2+

^et l’activité de

période 7,5

^min

à l’état de bas

spin 1 /2 + .

Cette

interprétation

^{est cohérente avec l’absence}

d’alimentations directes vers l’état fondamental du

11 s Sb

de nature d

5/2.

^{Pour l’état}

1 /2 +,

^{cela corres-}

pond

^{à une} transition interdite du 2e

ordre ;

pour l’état

7/2+,

^cela

correspond

^{à une} transition interdite 1 : g

7/2 -

^d

5/2.

^{On retrouve cette même} interdiction dans les

désintégrations

^des noyaux voisins de

113Sb

et

111Sb [10].

FIG. 2. ^- Schéma de désintégration du 115Te de période ^{6 min.}

3. 3 RECHERCHE DE LA TRANSITION

ISOMÉRIQUE.

^- On

peut

s’attendre entre les états

7/2+

^et

1/2+

^{à une}

transition

isomérique

^M3

représentant

^une

partie

^de

la

désintégration

^{du niveau le}

plus

^{élevé. Nous avons}

recherché dans le

spectre d’électrons,

^{mesuré avec un}

détecteur

Si(Li)

^de

3,7

^{keV de} résolution sur la raie K - 1 063 keV du

207 Bi,

^une transition de très basse

énergie

^fortement convertie. Nous n’avons pas pu mettre en évidence de raie

électronique d’énergie supérieure

^{à 15 keV}

correspondant

^{à cette éventuelle}

transition

isomérique.

^{Nous en} déduisons que la différence

d’énergie

^entre les 2 états du

’15Te

est inférieure à 20 keV. En

conséquence, compte

^tenu

de la

systématique

^{des facteurs de retard des transi-}

tions

M3,

la transition

isomérique

^ne

représenterait qu’une

^faible

partie

^{de la}

désintégration

^{du niveau}

le

plus

^{élevé. C’est}

ainsi,

par

exemple,

que dans le noyau voisin

de 113 Sn qui possède également

^{63 neu-}

trons,

^une transition M3 de 79 keV a

déjà

^une

période partielle

^{de 22 min.}

Cette faible intensité de la transition

isomérique

est d’ailleurs

confirmée

par la décroissance

parfaite-

ment

exponentielle

^- dans les limites d’incertitude ^- des transitions de

723,6

^et

770,4

^keV.

Il ne nous est donc _pas

possible

de déterminer la

position

^relative des 2 états

1/2+

^et

7/2+.

810

FIG. 3. - Schéma de désintégration du 115Te de période 7,5 min.

FIG. 4. ^- Droite de Kurie du spectre fl+ enregistré ^{avec un} détecteur Si(Li).

3.4 INTERPRÉTATION DES NIVEAUX

DU 115Sb. -

Les

spins

de niveaux

du 115Sb indiqués

^{sur les}

figures

²

et 3 sont cohérents avec les valeurs des

log ft

^{et avec}

FIG. 5. ^- Niveaux des _noyaux de tellure impairs

(réf.

^{[1 ] et}

[11 ]).

les coefficients de conversion des transitions. Le noyau

du 115Sb _compte

64 neutrons et 51

protons

^soit

1

proton

au-delà de la couche fermée à 50. Les pre- miers niveaux vont donc

représenter

^{les états du}

modèle des couches soit successivement 2d

5/2 (fonda- mental) lg 7/2 (723 keV)

^3s

1/2 (770 keV)

^{et 2d}

3/2 (1 071 keV).

L’état 1 h

11 /2

n’est pas alimenté _{par la}

désintégration

du tellure.

Ces

interprétations

^sont

parfaitement

^cohérentes

avec l’étude par réaction

(d, p)

^de

Bassani, Conjeaud, Gastebois, Harar, Laget,

^{Picard et}

Cassagnou [12]

dont les résultats sont confrontés à nos résultats par radioactivité sur les

figures

^{6a et 6b.}

FIG. 6. - Premiers états excités du 11$Sb. a) Nos résultats par radioactivité. b) Résultats obtenus _par réaction (p, d) [12].

Les niveaux

d’énergie comprise

^{entre 1 et}

1,5

^MeV

de

spin 5/2, 7/2, 9/2

^résultent

probablement

^{du cou-}

plage

^{entre l’état de}

particule

^d

5/2

^{et le coeur}

pair- pair

vibrationnel

de 114Sn

dont le

premier phonon ²⁺

est à 1 299 keV. Plus

haut,

^{nous trouvons} des niveaux

pouvant provenir

^de

couplages

^{tels que}

Il serait dans ces conditions intéressant d’effectuer

un calcul dans le cadre du

couplage

intermédiaire pour le noyau de

1 "Sb

comme cela a

déjà

^{été fait}

pour d’autres noyaux

possédant

^{un nucléon en}

plus

ou en moins d’une couche fermée.

[1] BRINCKMANN, ^H. F., FROMM, W. D., HEISER, C., ROTTER, H., CLARK, ^D. D., HANSEN, ^{N. J. S. and} PEDERSEN, J., Nucl. Phys. ^{A 193} (1972) ^236.

[2] VAJDA, S., IORDACHESCU, A., IVANOV, ^{E. A. et} PASCOVICI, G., Phys. ^{Lett. 42} (1972) ^54.

[3] REISING, ^{R. et} PATE, ^B. D., ^Nucl. Phys. ⁶¹ (1965) ^529.

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