PROJET DE SPECTROMETRIE NUCLEAIRE A SATURNE

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HAL Id: jpa-00213775

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Submitted on 1 Jan 1970

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PROJET DE SPECTROMETRIE NUCLEAIRE A SATURNE

J. Saudinos

To cite this version:

J. Saudinos. PROJET DE SPECTROMETRIE NUCLEAIRE A SATURNE. Journal de Physique

Colloques, 1970, 31 (C2), pp.C2-98-C2-99. �10.1051/jphyscol:1970218�. �jpa-00213775�

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Session 1B

PROJET DE SPECTROMETRLE NUCLEAIRE A SATURNE J. Saudinos

Centre dlEtudes N u c l é a i r e s de Saclay, France.

Résu&.- Le p r o j e t de s p e c t r o m é t r i e n u c l é a i r e à h a u t e é n e r g i e d é f i n i au D . P ~ - N / M E de Saclay e s t d é c r i t . Une r é s o l u t i o n de l ' o r d r e de 100 keV pour l ' é t u d e de l a d i f f u s i o n de protons de 1 GeV d e v r a i t ê t r e obtenue e t p e r m e t t r e l ' é t u d e de nombreux noyaux.

Abstract.- A h i g h energy n u c l e a r spectroscopy p r o j e c t has been designed by t h e D.Ph-N/ME i n Saclay. The energy r e s o l u t i o n about 100 keV w i t h 1 GeV protons allows t h e s t u d y of ma- ny n u c l e i .

Les expériences r é c e n t e s de s p e c t r o m é t r i e nu- c l é a i r e à h a u t e é n e r g i e o n t o u v e r t un domaine de recherches nouveau. Les premières études f a i t e s par l e groupe de Brookhaven [l] o n t s u s c i t é des déve- loppements t h é o r i q u e s [2] t r è s nombreux q u i suggè- r e n t à l e u r t o u r d ' a u t r e s expériences. L ' u t i l i s a - t i o n de protons de h a u t e é n e r g i e , de l ' o r d r e de 1 GeV, p r é s e n t e pour l ' é t u d e des noyaux c e r t a i n s avantages s u r l e s e x p é r i e n c e s f a i t e s à b a s s e éner- g i e . D'une p a r t , l a longueur d'onde a s s o c i é e au proton i n c i d e n t e s t p l u s c o u r t e (0,1 fm à 1 GeV) e t d e v i e n t i n f é r i e u r e à l'espacement moyen des nu- c l é o n s dans l e nQyau (% 1 fm), D'autre p a r t l a d e s c r i p t i o n des r é a c t i o n s n u c l é a i r e s à h a u t e éner- g i e f a i t appel à des hypothèses q u i s o n t d i f f é r e n - t e s de c e l l e s u t i l i s é e s en b a s s e é n e r g i e e t q u i comportent moins d'ambiguïtés phénoménologiques.

On peut donc e s p é r e r o b t e n i r d e s i n f o r m a t i o n s s p e c t r o s c o p i q u e s n o u v e l l e s e t s û r e s .

Le p r o j e t d é c r i t ci-dessous d é f i n i p a r J.

T h i r i o n , P. B i r i e n e t J. Saudinos [3] e n collabo- r a t i o n avec l e Dspartement du Synchrotron Saturne e t MM. T s a i e t Desportes du D.Ph-PE concerne l e s e x p é r i e n c e s du type (p ,p ')

,

(p ,d) e t c

. . .

^à^une

p a r t i c u l e s o r t a n t e .

T o u t e f o i s , il s e r a p o s s i b l e d ' e f f e c t u e r des ex- p é r i e n c e s du type ( p , 2 p ) , (p,pd) e t c

...

^à^deux

p a r t i c u l e s s o r t a n t e s lorsqu'une deuxième v o i e de d é t e c t i o n a u r a é t é r é a l i s é e . La p l u s l a r g e c o l l a - b o r a t i o n avec l e s l a b o r a t o i r e s e x t é r i e u r s pour l a d é f i n i t i o n e t l ' e x p l o i t a t i o n de t o u t e s c e s expé- r i e n c e s e s t s o u h a i t é e . Dans un premier s t a d e , il s ' a g i t donc de mesurer l e s d i f f u s i o n s é l a s t i q u e e t i n é l a s t i q u e de protons d'une é n e r g i e de 1 GeV p a r l e s noyaux. Il e s t a l o r s important de pouvoir dé- f i n i r l ' é t a t du noyau f i n a l , c e q u i n é c e s s i t e des r é s o l u t i o n s e n é n e r g i e t r è s f i n e s de l ' o r d r e de

100 keV s o i t un r a p p o r t AE/E de

IO-^

^;il f a u t a u s s i pouvoir mesurer des s e c t i o n s e f f i c a c e s f a i - b l e s , ce q u i conduit à é v i t e r t o u t e p e r t e de f a i s - ceau i n c i d e n t , e t à u t i l i s e r un a n g l e s o l i d e a u s s i grand que p o s s i b l e . Le f a i s c e a u du Synchrotron Saturne a y a n t une l a r g e u r en é n e r g i e de -+

IO-^

^en-

v i r o n , i l e s t n é c e s s a i r e de compenser c e l l e - c i .

autres

compensations, dues aux e f f e t s de l a c i - nématique des r é a c t i o n s , s o n t a u s s i n é c e s s a i r e s pour pouvoir u t i l i s e r des a n g l e s s o l i d e s s u f f i - s a n t s . Seule, une a n a l y s e magnétique du f a i s c e a u i n c i d e n t , combinée à une s p e c t r o m é t r i e magnétique des p a r t i c u l e s d i f f u s é e s , permet de s a t i s f a i r e c e s d i v e r s e s exigences pour des conditions b i e n d é f i n i e s . C ' e s t l'ensemble de c e s éléments q u i c o n s t i t u e l e p r o j e t a c t u e l r e p r é s e n t é s u r l a f i - gure l . Le f a i s c e a u émis p a r S a t u r n e , d'une i n t e n - s i t é de quelques 1 0 ' ' p a r t i c u l e s / s e c o n d e , e s t fo- c a l i s é s u r des f e n t e s q u i s e r v e n t d ' o b j e t pour l'ensemble du système. La l a r g e u r du f a i s c e a u e s t a l o r s , dans l e p l a n h o r i z o n t a l , de l ' o r d r e de 8 mm. Une p a i r e de quadrupôles permet e n s u i t e d'ob- t e n i r un o b j e t v i r t u e l dont l a l a r g e u r h o r i z o n t a l e e s t de 0,3 mm. Le f a i s c e a u passe e n s u i t e dans l ' a i m a n t d'analyse ( t a b l e a u l ) , p u i s dans un groupe de s e x t u p ô l e s e t de quadrupôles, pour ê t r e fo- c a l i s é s u r l a c i b l e . Les quadrupôles de c e t ensem- b l e p e r m e t t e n t de f a i r e v a r i e r l e s c o n d i t i o n s de f o c a l i s a t i o n e t de d i s p e r s i o n s u r l a c i b l e de f a - çon à o b t e n i r l e s compensations évoquées ci-dessus.

Les s e x t u p ô l e s p e r m e t t e n t de minimiser l e s aber- r a t i o n s du deuxième o r d r e . Compte tenu de s a d i s - p e r s i o n en é n e r g i e , l a l a r g e u r h o r i z o n t a l e du f a i s c e a u s u r l a c i b l e e s t a l o r s de l ' o r d r e de 2 cm. Les p a r t i c u l e s d i f f u s é e s s o n t a n a l y s é e s p a r l e spectromètre ( t a b l e a u 1 ) . Le quadrupôle p l a c é avant l ' a i m a n t permet d ' o b t e n i r un f a i s c e a u p a r a l - l è l e dans l e p l a n v e r t i c a l du s p e c t r o m è t r e , c e qui

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1970218

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Session 1B

a pour avantage d'optimiser l'angle solide de dé- tection (3 x 10 -3 sr). La détection de ces parti- cules est effectuée sur le plan focal du spectro- mètre, soit à 6,50 m environ de la face de soxtie de l'aimant. La largeur d'image est alors infé- rieure au millimètre et la dispersion est de 1 mm pour 100 keV. La bande d'énergie analysable est de l'ordre de i 50 MeV.

L'ensemble du spectromètre repose sur des cous- sins d'air permettant une rotation dans le plan

horizontal de

-

^5' ^à

+

90" par rapport à la dé- tection du faisceau incident.

Une description détaillée de ce projet et des calculs qu'il a nécessités pourra être trouvée par ailleurs [].3 A ce jour les aimants de spectromé- trie et d'analyse ont été conmiandés et les pièces polaires du premier sont forgées. Les délais de fabrication et de mise au point fixent à la fin de 1971 le début des expériences de physique.

Tableau 1

Les aimants analyseur et spectromètre sont du type "window-£rame1' à champ homogène. Une variation radiale du champ magnétique au deuxième ordre est prévue ainsi que des rayons de courbure sur les faces d'entrée et sortie.

Fig. 1

Implantation générale

Rayon de l'orbite moyenne (mètres) Angle magnétique (degrés)

Champ maximal (Tesla)

Angle d'inclinaison de la face d'entrée (degrés) Angle d'inclinaison de la face de sortie (degrés) Hauteur entrefer (cm)

Largeur entrefer (cm)

BibliogmpMe

[l] PAUVSKY (H.) et al., Phys. Rev. Letters, 1967, [2] GLAUBER (R.J.), 3i;d Iatezn. Csnf. Hi-gh Energy 18, 1200 _;FBIEDES (J.L.) et al., Nuci. Phys.

-

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1964,

104,

^294. _]_[₃ _THEREON₍₃_.)et al., Note CEA-N-1248, 1970.

Analyseur 4 6 4

1,29 23,50

O 16,7 6 6

Spectromètre 393 9 7

1,94 O 25 2 O 6 6