HAL Id: jpa-00208172
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Submitted on 1 Jan 1974
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Étude de la désintégration 184Au → 184Pt (T 1/2 = 53,0 ± 1,4 s)
M. Cailliau, R. Foucher, J.P. Husson, Jocelyne Letessier
To cite this version:
M. Cailliau, R. Foucher, J.P. Husson, Jocelyne Letessier. Étude de la désintégration 184Au
→ 184Pt (T 1/2 = 53,0 ± 1,4 s). Journal de Physique, 1974, 35 (6), pp.469-482.
�10.1051/jphys:01974003506046900�. �jpa-00208172�
LE JOURNAL DE PHYSIQUE
ÉTUDE DE LA DÉSINTÉGRATION 184Au ~ 184Pt (T1/2 = 53,0 ± 1,4 s)
M. CAILLIAU, R. FOUCHER, J. P. HUSSON et Jocelyne LETESSIER
Institut de Physique Nucléaire, 91406 Orsay, France
et Collaboration ISOLDE CERN (Genève), Suisse (Reçu le 31 janvier 1974)
Résumé. 2014 La désintégration 184Au ~ 184Pt est étudiée par radioactivité en ligne à ISOLDE (CERN). Les spectres 03B3 et d’électrons de conversion ainsi que des mesures d’anisotropies 03B3-03B3(03B8)
sont présentés. Un schéma de niveau est proposé.
L’énergie du premier état excité 0+ est trouvée anormalement basse (492,0 keV), comme pour le noyau de 186Pt. Ces deux noyaux sont situés dans une zone critique de changements de formes complexes.
Abstract. 2014 The 184Au ~ 184Pt decay, studied on-line with the ISOLDE facility (CERN), is presented. 03B3 and conversion electron spectra as well as 03B3-03B3(03B8) anisotropy measurements are given.
A level scheme is proposed.
The energy of the first 0+ excited state is found anomalously low (492.0 keV), as in 186Pt. These
two nuclei are located in a complex shape fluctuation region.
Classification
Physics Abstracts
4.220
1. Introduction. - La recherche et l’étude systé- matique des états excités des noyaux de platine pairs
dont l’énergie est voisine ou inférieure à celle des états de particules ont été effectuées depuis 1969 à
ISOLDE (C. E. R. N.) et à l’I. P. N. (Orsay) [1].
Cette étude a pour but de suivre l’évolution des pro-
priétés de ces niveaux partiellement interprétables
en termes de fluctuations de formes angulaires ou radia-
les [2] pour les platines plus lourds ; on se propose de mettre en évidence de nouveaux modes collectifs de basse énergie loin de la zone de stabilité. Nous
disposons pour l’interprétation des propriétés de
ces noyaux :
- D’une première approche théorique de
K. Kumar et M. Baranger (1966) [3] et K. Kumar (1970) [4] qui prévoyait des changements de forme
dans les W, Os et Pt avec A 192. Cette région peut être considérée comme critique au sens des
transitions de phase.
- De calculs phénoménologiques avec un modèle
rotation-vibration de A. Faessler, W. Greiner et
R. K. Sheline [5].
- De surfaces d’énergie potentielle calculées plus
récemment par S. G. Nilsson et al. [6], G. Gneuss
et W. Greiner [7], U. Gôtz et al. [8], F. Dickmann
et K. Dietrich [9].
- Enfin, tout dernièrement, ces mêmes surfaces
ont pu être obtenues avec les calculs de Hartree- Fock contraint de H. Flocard, P. Quentin, A. K. Ker-
man et D. Vautherin [10].
L’expérience montre que l’évolution des premiers
niveaux excités entre A = 192 et A = 186 suit assez
bien les prédictions de K. Kumar [4] sauf pour le
premier état excité 0+ du 116 Pt dont l’énergie est
trouvée beaucoup trop basse. Parallèlement, les expé-
riences de pompage optique réalisées à ISOLDE
ont mis en évidence une variation brusque du dépla-
cement isotopique entre 185Hg et 18’Hg [11] qu’il
est possible d’expliquer par une transition de forme [12]. L’existence d’une zone de noyaux cri-
tiques est donc démontrée mais son extension reste à préciser. En attendant de produire en ligne à Orsay [ 13] les noyaux de mercure et de platine nous avons
utilisé les possibilités d’ISOLDE en 1972, 1973 pour l’étude de la chaîne radioactive de masse 184 déjà
abordée de façon préliminaire par ions lourds par J. Burde et al. [14] et par nous-mêmes par radio- activité [1].
2. Méthodes expérimentales. - 2.1 PRODUCTION
DES ISOTOPES ACTIFS. - Nous utilisons le 184Hg (T,12 = 30,6 ± 0,3 s) produit par la réaction de
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01974003506046900
spallation (p, 3p, 22n) sur une cible de plomb fondu placée dans le faisceau de protons de 600 MeV du
synchrocyclotron du CERN ; la séparation de cet isotope s’effectue en ligne par le séparateur ISOLDE
dont la description détaillée est donnée dans la référence [ 15] .
2.2 TRANSFERT DES IONS SÉPARÉS. - A la sortie du collecteur du séparateur, le faisceau d’ions séparés
de 184Hg est focalisé par un système de lentilles
quadrupolaires électrostatiques, puis arrêté par une bande magnétique. La source ainsi obtenue est amenée devant les détecteurs grâce à un dérouleur mécanique
commandé par une horloge extérieure. Cet ensemble est décrit ailleurs par M. Cailliau [16]. Notons que la vitesse de déroulement de 2 m/s du dérouleur permet l’étude aisée d’isotopes dont la durée de vie
est > 1 s. La programmation des temps de collection et de mesure, permet de favoriser l’isotope étudié
dans une chaîne radioactive de masse donnée.
2. 3 DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX. - 2 . 3 .1 Coince- dences e--y. - Un boîtier de détection d’électrons muni d’un détecteur Si(Li) (3 keV de résolution à
1,33 MeV) refroidi à l’azote liquide (réalisé par MM. Regal et Siffert au P. R. E. N. de Strasbourg)
est adapté sur la ligne de faisceau. Ce dispositif permet de placer face à la jonction Si(Li) un détecteur Ge(Li) pour mesurer simultanément les spectres directs d’électrons et de gammas [17] et de réaliser
une expérience de coïncidences biparamétriques e-y
en ligne avec un calculateur. Le détecteur Ge(Li)
Lasco utilisé a un volume de 40 cm3 et une résolution de 2,5 keV à 1,33 MeV.
1
FIG. 1. - Synoptique du montage des coïncidences y-y, e--y et y-y(8).
2.3.2 Coincidences y-y et anisotropies y- y(0) . -
Un ensemble de trois détecteurs coaxiaux Ge(Li)
a été construit et mis au point mécaniquement à
l’I. P. N. (Orsay). Ce dispositif permet de réaliser simultanément des expériences de coïncidences y-y à deux angles différents. Les positions géométriques
des détecteurs sont définies de telle sorte que le centrage de la source par rapport à ceux-ci est obtenu à mieux que 0,5 mm en déplacement et à 1 ° près angulairement. La précision d’arrêt de la bande
magnétique perpendiculairement au plan de détection
est également de 0,5 mm. Un des trois détecteurs
a été réalisé au laboratoire de l’I. P. N., sa résolution
est 3,5 keV à 1,33 MeV, son volume est de 30 cm3,
les deux autres (quartz et silice) ont le même volume et leur résolution est de 2,5 keV dans les mêmes conditions.
Le synoptique du montage électronique utilisé
pour les corrélations angulaires est illustré figure 1.
Deux modes d’acquisition ont été simultanément
employés :
- le calculateur PDP9 de la collaboration ISOLDE
qui permet d’acquérir deux spectres de coïncidences
biparamétriques (2(1 024 x 1 024 cx)) avec un taux
limité à 100 événements/s,
- le bloc mémoire TRIDAC BA 63 (Intertech- nique) qui nous limitait à l’acquisition de 2 x 2 spectres de coïncidences mais qui par contre acceptait
un taux de coïncidences nettement plus élevé (de
l’ordre 400 événements/s). Remarquons que le mon- tage des expériences de coïncidences e - -y et y-y est inclus dans le schéma de la figure 1.
L’exploitation des résultats a été effectuée en employant les méthodes décrites précédemment [1], principalement basées sur l’utilisation systématique
des calculateurs soit du type IBM 360-50 (Système
ARIEL de l’IPN à Orsay) soit du type PDP9 (ISOLDE)
soit enfin le système CDC 6600 (CERN).
FIG. 2. - Spectre gamma de la désintégration 184 Au , 1 g4Pt.
1 VU """" ’" rvvv wi lU U JB
’
FIG. 3. - Spectre d’électrons de conversion de la désintégration 184 Au , 184Pt.
3. Résultats expérimentaux. - 3.1 ENERGIES, INTENSITÉS ET MULTIPOLARITÉS DES TRANSITIONS. -
Nous présentons dans les figures 2 et 3 les spectres gammas et d’électrons de conversion obtenus en favo- risant la désintégration 184 Aux 184Pt. Les spectres gammas obtenus en favorisant successivement
Hg --> Au et Pt --. Ir sont présentés référence [18].
Ils nous ont permis d’éliminer les transitions qui ne
font pas partie de la désintégration Au - Pt. Les éner-
gies, les intensités, les coefficients de conversion et les
multipolarités les plus probables des principales tran-
sitions observées sont données dans les tableaux la
et Ib. Les coefficients de conversion aK expérimentaux
sont comparés aux valeurs théoriques de R. S. Hager
et E. C. Seltzer [ 19] dans la figure 4.
TABLEAU la
Transitions observées dans la désintégration "’Au ---> 184pt
TABLEAU la (suite)
(*) Transitions doubles non résolues (voir texte).
(**) Transition qui appartient aussi a la désintégration 18878Pt -> 18477Ir.
(***) Transition qui appartient aussi aux désintégrations 184 Hg - 114 Au et 184put - 184 1 r.
3.2 COÏNCIDENCES y-y, e--y ET y-y(O). - a) Coïn-
cidences y-y. - Les coïncidences observées sont don- nées dans le tableau II. Le spectre bi-paramétrique
de coïncidences est écrit en vrac sur une bande magné- tique. Les événements x-y de cette bande sont ensuite triés grâce à des fenêtres digitales qui permettent de constituer l’ensemble des spectres de coïncidences.
Pour chaque transition d’intensité relative > 2 nous avons systématiquement choisi deux fenêtres digi-
tales d’égales largeurs correspondant l’une au pic photoélectrique, l’autre au fond Compton situé immé-
diatement à droite ou à gauche de celui-ci ; ceci permet par la comparaison des deux spectres d’éli- miner les coïncidences « parasites ».
Notons que les spectres de coïncidences obtenus
avec les transitions de 291,9; 362,5 et 681,1 keV
laissent supposer que chacune de ces raies est double.
Nous montrons figure 5 un exemple de spectre de coïncidences avec la transition y de 163,0 keV.
b) Coïncidences e--y. - Nous avons effectué ces
expériences pour nous permettre de placer dans le
schéma de niveaux les transitions les plus converties,
notamment les transitions EO observées. Nous mon-
trons figure 6 le spectre gamma en coïncidence avec
la raie K de 492,0 keV. Les résultats concernant ces
coïncidences sont inclus dans le tableau II.
c) Mesure d’anisotropies. - Les valeurs des ani-
sotropies obtenues expérimentalement en ligne sur
les principales transitions sont données dans le tableau III. Nous ne citons que les anisotropies
pour lesquelles les mesures détaillées par ailleurs [20]
sont actuellement assez précises pour être utilisées lors de la construction du schéma de niveaux. Elles
TABLEAU Ib
,___ .._ , _ . ,, -, ,-, ., -...
FIG. 4. - Comparaison des coefficients de conversion aK expé-
rimentaux avec les coefficients IXK théoriques de R. S. Hager et
E. C. Seltzer.
concernent les transitions de 273,0 ; 362,5 ; 486,0 et 777,0 keV en coïncidence avec la raie de 163,0 keV.
Les anisotropies pour les cascades 777,0-163,0 et 486,0-163,0 keV donnent chacune deux valeurs pos- sibles du rapport de mélange £52 = I(E2)II(MI) pour les transitions de 777,0 et 486,0 keV. Pour lever
l’ambiguïté sur les valeurs de b2 nous avons utilisé :
- pour la transition de 777,0 keV, la valeur de
son coefficient de conversion OCK,
- pour la transition de 486,0 keV, les valeurs de son coefficient de conversion OCK, et de son rapport
aK/aL qui est égal à 4,4 + 0,8. ,
Les valeurs de £5 ainsi retenues sont portées dans
le tableau IV.
4. Construction du schéma de niveaux. - Les éner-
gies des niveaux 2’, 4+, 6i, (81 ) de la quasi-bande
fondamentale proposées par J. Burde et al. [21]
puis par notre groupe [1] ] sont précisées dans ce
travail. Il en est de même pour l’énergie du niveau 2i situé à 648,8 keV.
Par ailleurs les deux niveaux 0+ (492,0 keV) et 2+ (844,1 keV) suggérés par nos premiers résultats
sont définitivement établis par les coïncidences e--y
et y-y en ligne (Tableau II et Fig. 6). Les spins et parités de ces deux niveaux proviennent essentielle- ment des multipolarités des transitions de 492,0 (EO)
et de 844,0 keV (E2).
TABLEAU Il
-
Coïncidences y-y et e--y observées dans 1114 Au -, 184Pt (x = coincidence vraie,
0 = coi’ncidence douteuse, 0 = non-coi’r2cidence)
FIG. 5. - Spectre y en coïncidence avec la transition y de 163,0 keV.
FIG. 6. - Spectre y en coïncidence avec la raie K 492,0 keV.
TABLEAU III
Anisotropies des cascades [Ey - 1 b3,0 keV]
TABLEAU IV
Valeurs des mélanges ô(E21MI) expérimentaux et théoriques
(*) Cette valeur résulte d’une estimation faite d’après les courbes
publiées par W. GREINER réf. [23].
La convention adoptée pour le signe bExp est celle de K. S. KRANE et R. M. STEFFEN [24].
Les transitions de 390,8 (E2 + (Ml)) et de
1 071,3 keV ont été observées en coïncidence res-
pectivement avec celles de 844,0 et de 163,0 keV.
Ces résultats constituent des preuves de l’existence du niveau 4+ situé à 1 234,6 keV.
L’existence du niveau proposé à 940,6 keV [1],
est démontrée par l’observation des coïncidences entre les raies de 777,0 et 163,0 keV d’une part et
entre les transitions de 291,9 et 486,0 keV d’autre part. Remarquons que la transition de 291,9 keV
nous semble double pour les raisons suivantes (Fig. 7) :
- Cette raie sort en coïncidence essentiellement
avec les transitions de 222,0 et 486,0 keV et est légè-
rement élargie.
- Si l’on place la transition de 291,9 keV au-
dessus du niveau de 2 553,1 keV on s’attend à avoir
seulement 9 % de cette transition en coïncidence
avec la raie de 486,0 keV. Or nous en observons de l’ordre de 25 %.
- Enfin la transition de 291,9 keV sort légèrement
en coïncidence avec les y de 777,0 et 681,1 keV et présente dans ces deux cas une largeur normale.
.- - - . - - - - -..
FIG. 7. - Coïncidences concernant la raie de 291,9 keV.
La multipolarité E2 de la transition de 777,0 keV
laisse le choix entre les spins 0, 1, 2, 3, 4 avec une parité positive pour ce niveau de 940,0 keV. L’ani- sotropie (Al- = - 0,18 ± 0,15) de la cascade 777,0- 163,0 est en faveur des spins 1 ou 3 (1). Les bilans
effectués à partir des intensités des transitions peu-
plant et dépeuplant les états de spins connus per- mettent de remarquer une grande analogie entre les
alimentations des niveaux du "’Pt et ceux du 186pt.
Ceci indique que les états fondamentaux des noyaux de 184Au et de 186 Au sont probablement les mêmes.
Un bilan analogue effectué pour le niveau de 940,0 keV
montre que sa population est assurée à 85 ± 20 %
par l’émission p+ + capture électronique de l’184Au.
Cette alimentation importante est du même ordre
de grandeur que celle observée 56 + 15 % pour le niveau 3+ du 186Pt. Nous en concluons que cet état est un état 3 + .
Nous discutons ci-après les caractéristiques des
états supplémentaires que nous proposons.
Niveau à 1027,9 keV. - Nous observons les coïn- cidences des transitions de 592,1 avec 273,0 keV, de 864,8 avec 163,0 keV et enfin de 378,9 avec 486,0 keV. Ces résultats nous amènent à proposer
un état excité situé à 1 027,9 keV.
Les multipolarités E2( + Ml ) des 3 transitions de 592,1 ; 378,9 et 864,8 keV permettent d’attribuer les spins et parités 2+, 3+ ou 4+. La comparaison
des rapports d’embranchement des transitions dépeu- plant ce niveau avec ceux des noyaux de platine
voisins [1] nous font préférer 2+ pour cet état.
Niveau à 1 173,0 keV. - Les transitions de 524,6
et de 681,1 keV sont observées respectivement en
coïncidence avec les raies de 486,0 keV et la raie
K 492,0 keV. La position de la transition de 681,1 keV
entre les niveaux de 844,1 et de 163,0 keV est incompa-
tible avec son observation en coïncidence avec la raie K 492,0. Par suite nous supposons que cette transition est double. De plus l’existence d’une tran-
sition de faible intensité (I = 0,7) mélangée à la
transition bien connue de 1 173,2 keV du 61CO présent
dans nos spectres nous font proposer un niveau à
’ 1 173,0 keV. La multipolarité de la transition de
. 524,6 keV étant EO + E2( + Ml ) la seule valeur
possible de spin et de parité pour ce niveau est 2 +.
Niveau à 1 307,0 keV. - Les transitions de 366,8
et de 871,0 keV sont trouvées en coïncidence avec
respectivement les raies de 777,0 et de 273,0 keV.
La transition de 871,0 keV est de nature E2 ; par suite les spins et parités possibles sont 2+, 3+, 4+ ou 5+. Cependant l’existence de la transition de 133,8 keV qui pourrait désexciter ce niveau vers l’état excité 2+
de 1 173,0 keV limite les possibilités des spins à 2+,
3+ ou 4+.
(1) Le spin 2 n’est pas impossible mais fortement improbable
car situé à la limite de la barre d’erreur.
Niveau à 1462,7 keV. - Nous observons les coïn-
cidences suivantes : la transition de 435,3 avec celles
de 378,9 et de 592,1 keV, la transition de 664,5 avec celle de 362,5 keV et enfin la transition de 1 026,5
avec celle de 273,0 keV. Nous en concluons l’exis-
tence d’un état excité à 1 462,7 keV. La multipolarité
E2 de la transition de 664,5 keV conduit aux spins
et parités 4+, 5 + ou 6 + . Ce niveau se désexcitant par des transitions allant vers un état 6 + et un état 2 +
nous choisissons 4+ comme spin et parité de ce niveau.
Autres niveaux. - Au-delà de l’énergie de 1,5 MeV
nous avons pu déterminer, grâce aux résultats de coïncidence, l’existence de nombreux états excités.
C’est ainsi que nous retenons les états situés respec- tivement à : 1629,7 ; 1 730,9 ; 2 054,0 ; 2 331,0 ; 2 553,1 ; 2 612,7 ; 2 632,3 ; 2 638,2 ; 2 653,9 ;
2 845,0 keV. Parmi tous ces états, seuls quelques-uns
ont pu être identifiés en spin et parité. On fera quelques
remarques sur certains de ces niveaux :
- La transition de 1 245,7 keV dépeuplant le
niveau de 2 553,1 keV apparaît en coïncidence avec
la transition de 492,0 keV ; céci est cohérent avec la position de la raie de 133,8 keV entre les niveaux de 1 173,0 et 1 307,0 keV.
- L’ordre dans lequel ont été placées les tran-
sitions de 932,3 et 822,1 keV entre les niveaux de 798,5 et 2 553,1 keV est justifié par la comparaison
de leurs intensités observées en coïncidence avec la raie de 362,5 keV.
- Enfin, c’est l’observation des deux transitions désexcitant le niveau de 2 331,0 keV vers un état 4+
et un état 8 + qui nous a fait choisir un spin 6 + pour
ce niveau. Des considérations analogues nous font
proposer un spin et une parité 4+ pour l’état à 2 553,1 keV.
Le schéma de niveaux est présenté sur la figure 8.
FIG. 8. - Schéma de niveaux partiel du 184Pt (les coïncidences observées sont notées par des ronds noirs).
5. Discussion des résultats. - Nous avons déjà
montré que le noyau de 186pt est un noyau critique
situé dans une des vallées de la carte (N, Z) que nous
avons suggérées [1], vallée dans laquelle les noyaux
changent de forme en fonction de N et de Z. Nous centrerons donc la discussion des états du 184pt sur
son appartenance ou non à la zone de noyaux critiques
lourds.
Cette discussion portera sur les énergies de certains
états excités situés en dessous de 2 MeV (dans le
schéma de niveaux), sur certaines probabilités de
transition réduites (B(E2)), sur les rapports d’em-
