Diffusion inélastique des neutrons de 14 MV, par l'excitation du niveau de 9.6 MeV du carbone

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Submitted on 1 Jan 1960

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Diffusion inélastique des neutrons de 14 MV, par l’excitation du niveau de 9.6 MeV du carbone

M. Heyman, H. Jérémie, J. Kahane, R. Sené

To cite this version:

M. Heyman, H. Jérémie, J. Kahane, R. Sené. Diffusion inélastique des neutrons de 14 MV, par l’excitation du niveau de 9.6 MeV du carbone. J. Phys. Radium, 1960, 21 (5), pp.380-382.

�10.1051/jphysrad:01960002105038000�. �jpa-00236271�

380.

DIFFUSION INÉLASTIQUE DES NEUTRONS DE 14 MeV,

PAR L’EXCITATION DU NIVEAU DE 9.6 MeV DU CARBONE Par M. HEYMAN, ^H. JÉRÉMIE, J. KAHANE et R. SENÉ,

Laboratoire de Physique Atomique ^et Moléculaire, Collège de France.

Résumé.

La distribution angulaire des neutrons de 14 MeV diffusés inélastiquement ^{sur le ni-}

veau 9,6 MeV du carbone a été obtenue par la ^{mesure des} temps ^de vol. Les résultats de Single- tary ^{et Wood} [1], ^{obtenus au} moyen de plaques nucléaires, ^{ont été} améliorés grâce ^{à une meilleure} statistique. ^{On a ainsi} pu mettre en évidence une asymétrie par rapport ^{à un} plan perpendiculaire

au faisceau incident, favorisant la diffusion en avant.

Abstract.

The angular distribution of 14 MeV neutrons inelastically ^scattered by excitation of the 9.6 MeV level of carbon has been obtained by time-of-flight measurement. The result obtained

by Singletary ^{and Wood} [1] with nuclear emulsions has been improved because of smaller statistical

errors. The angular distribution is asymmetric ^with respect ^{to 90° to the} beam, ^more particles being scattered into forward than into backward angles.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 21, ^MAI 1960,

Les résultats déjà obtenus par diffusion inélas-

tique ^{des neutrons de 14 MeV sur le niveau} 4,4 ^MeV

du carbone, ^{et le niveau} 2,4 ^{MeV du} béryllium [2]

ont montré que ^le modèle du noyau composé

n’était pas valable ^{à cette} énergie. ^Les distributions

angulaires présentaient ^{en effet une} asymétrie,

par rapport ^à 900 ; ^on peut donc supposer que ^les neutrons de 14 MeV excitent les premiers ^niveaux

des noyaux légers par ^un processus d’interaction

directe, ^{tout au moins} partiellement. ^{Il serait inté-}

ressant de savoir si ce processus intervient égale- ment, lorsque le nucléon incident laisse plus ^d’éner- gie ^au noyau résiduel.

Le carbone, déjà ^{étudié à} 4,4 MeV, possède égale-

ment un niveau excité à 9,6 MeV. La section effi- cace-de diffusion ^{sur ce} niveau est suffisamment forte pour ^en établir la distribution angulaire.

Le spectre ^en énergie ^{des neutrons} émergents ^a

été mesuré par la technique ^des temps de vol. Le schéma général ^du dispositif ^{utilisé est celui em-} ployé initialement par Rémy ^{et Winter} [3], ^dans

ce laboratoire.

Mais le convertisseur temps-amplitude (chrono- tron), qui ^{ne donnait} pas ^une stabilité satisfai-

san’te, ^{a été} changé. ^{Dans le} chronotron de Rémy ^et Winter, ^une impulsion formée par ^la superposition

des deux signaux ^venant des détecteurs d’cc et de neutrons, après ^{mise en forme en hauteur et en} temps, ^{était écrétée par une} diode, qui ^restituait

une impulsion ^de longueur proportionnelle ^au temps séparant les deux fronts initiaux. La diode était sen-

sible aux variations de température ^{et de tension}

de polarisation, ^et la résolution du système, ^dans

le temps, était moins bonne _que la résolution ins- tantanée. Le nouveau chronotron employé, ^cons-

truit par Nguygen-Huu-Xong [4] ^{utilise une} lampe ⁶ BNs travaillant à saturation (cette lampe

n’est conductrice _que lorsque ^{les deux} grilles ^sont

simultanément au-dessus du cut-off) ^{et alimentée}

sous basse tension (20 V). ^Le chronotron à 6 BN6

fonctionnant pendant ^{13 heures} (avec ^un

P. M. 5819 RCA, ^{utilisant le} pic d’annihilation de 22Na) ^{a une} résolution de 1,9 .10-9 ^sec (résolution

instantanée : 1,8.10-9 s). ^{Ainsi le} pic ^{des neutrons}

diffusés inélastiquement ^sur le niveau de 9,6 ^MeV

du carbone, ^a pu être bien séparé ^{des autres} pics

de diffusion élastique ^et inélastique, ^ce qui ^n’était

pas le ^cas dans les expériences antérieures.

La figure ¹ représente ^le spectre ^obtenu pour ^un

angle 0lab ^{= 60°.} La mesure a duré 3 heures.

Au spectre ^{de diffusion} s’ajoute ^un spectre ^de hauteur uniforme, ^{dû aux} coïncidences fortuites :

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01960002105038000

381

cetteQhauteur peut être évaluée d’après ^{le nombre}

de coups dans les ^{canaux entre} le pic y et le pic

de diffusion élastique.

Un bruit de fond s’ajoute ^{encore au} spectre vrai,.

mais plus faible, ^{celui dû aux réactions} parasites,

par exemple :

L’incertitude sur le nombre de coups comptés par le détecteur vient donc de ces deux composantes ^du bruit de fond et de l’erreur statistique ^{sur le nombre}

de coups vrais. Pour ^un angle 0 le nombre des coïncidences vraies sera

n = nombre d’atomes de carbone,

Nx = nombre de particules ^{oc sur le moniteur,} d(6) ^{sections efficace} différentielle,

s(O) = efficacité du système ^de détection, pour des neutrons d’énergie Eo > 1,2 MeV,

A (0)

coefficient d’absorption dans le diffuseur

(pour ^{sa taille} finie).

Nous avons calculé l’efficacité et le coefficient

d’absorption, ^et négligé ^{la diffusion} multiple. ^Le rapport du nombre des neutrons diffusés au moins 2 fois au nombre de ceux diffusés 1 fois est de l’ordre de 20 % pour les dimensions du diffu-

seur d/AE14 ^{= 0,6 (d étant la} longueur ^{du diffu-}

seur et AE14 ^le parcours ^{moyen des neutrons}

de 14 MeV dans le carbone). ^La majorité ^des

neutrons étant diffusés élastiquement ^vers l’avant,

la répercussion ^{sur la} distribution angulaire ^est

faible à côté des erreurs expérimentales.

Calcul de l’absorption.

Le diffuseur a été

représenté par ^un certain nombre de points ^{i dis-} posés ^de façon régulière. ^Pour chaque angle ^le

. facteur d’absorption peut être écrit

Xjp ^est le parcours moyen des ^neutrons diffusés à

l’angle ^0jab (sur ^{le niveau} étudiéj.

I(Rj ^est l’intensité relative du faisceau incident

en un point ^{de la face d’entrée.}

Calcul due. l’efficacité. - Le seuil, destiné à éli- miner les impulsions trop petites (qui ^diminuent

la résolution et augmentent ^les fortuites) ^diminue

l’efficacité du système ^{dans le} rapport

Les énergies ^sont ici celles des protons ^{de recul.}

Ce seuil, ^déterminé grâce ^aux protons ^{de la réac-}

tion D-D a été imposé ^ensuite systématiquement ^à

chaque spectre, avec une source 22Na (à ²⁰ % ^du pic y de 1,28 MeV, ^{il était de} 1,2 MeV).

On avait donc l’efficacité

(Le ^{carbone ne} participe pas à la détection ; 1 ^est

la longueur ^du scintillateur, Np ^et Ne ^{les densités}

FIG. 3.

Notre distribution des da/dO obtenus par :

12C(n, n’) 12C*. Niveau Q

9,6 ^MeV. En

14,1 ^MeV.

L’échelle des ordonnées pour la section efficace théo-

rique calculée dans le msdèle du noyau composé ^{doit être}

divisée par ^un facteur 8.

atomiques du carbone et de l’hydrogène ^{dans le} scintillateur).

Les courbes d’absorption ^et d’efficacité sont

représentées ^{sur les} figures ^{4 et 5.}

Résultats.

La courbe de distribution _angu- laire dans le système ^{du centre de masse est} repré-

sentée sur la figure ^3.

La courbe (a) ^{est la} distribution que ^{nous avons}

obtenue, ^{la courbe} (b) ^{est la courbe} théorique que

382

nous avons calculée avec le modèle du noyau ^com-

posé, suivant les indications de Hauser ^et Fesch-

bach [5]. ⁰

Les sections efficaces théoriques ^sont plus petites

FIG. 5.

Facteur d’atténuation du diffuseur.

que celles déduites de l’expérience, et, ^{surtout il} n’y ^a pas de symétrie par rapport ^{à un} plan perpen- diculaire au faisceau incident. On peut donc ^con-

clure que le modèle du noyau composé ^avec l’hypo-

thèse statistique ^ne suffit pas ^à interpréter ^les

résultats obtenus, ^et qu’il ^{faut étudier un modèle}

à interaction directe pour ^cette diffusion.

Des mesures ont été faites _{pour des} protons par Peelle [6]. ^{On voit} (courbe c) que l’allure des

FIG. 4.

Efficacité du compteur ^neutrons.

sections efficaces pour des protons ^{de 17 MeV est}

la même, ^ce qui ^{est normal si on} suppose que la barrière coulombienne ne joue pas ^un rôle très

important ^{à ces} énergies-là ^{dans les} noyaux

légers.

BIBLIOGRAPHIE

[1] SINGLETARY et WOOD, Phys. Rev., 1959, 114, ^1595.

[2] ANDERSON, GARDNER, MCCLURE, NAKADA, WONG, Phys. Rev., 1958, 111, ^572.

[3] ^{RÉMY et} WINTER, J, Physique Rad., 1957, 18, 112 ^A.

[4] NGUYEN HUU XUONG, d’après ^un schéma de GREEN et BELL, ^{Rev. Sc.} Instr., 1955, 26-25, ^1018.

[5] ^{HAUSER et} FESCHBACH, Phys. Rev., 1952, 87, ^366.

[6] ^PEELLE, Phys. Rev., 1957, 105, ^1311.

DISTRIBUTION ANGULAIRE DANS LA RÉACTION (n, n’)

Par M. DEMEUR,

Université Libre de Bruxelles.

Résumé.

Les réactions à interaction directe sont étudiées à partir d’un hamiltonien dépendant

du temps. Ce traitement permet l’introduction explicite des fonctions d’onde des nucléons liés qui

interviennent dans la réaction.

Abstract.

Nuclear stripping reactions have been studied by ^{means of a time} dependent ^hamil-

tonian. The treatment takes into account the wave functions of the bound nucleons involved in the reaction mechanism.

1. Différents traitements des réactions nucléaires à interaction directe ont été proposés. ^Celui qui ^va

être décrit ici s’apparente ^{à celui de} Gerjuoy [1],

par le fait qu’on y recherche le coefficient de l’onde

sphérique divergente asymptote ^{à la fonction}

d’onde exacte.

L’hamiltonien du système ^est supposé ^discontinu

dans le temps : ^cette hypothèse ^est plausible puisque les forces varient considérablement sur

des distances courtes parcourues ^en des temps

courts. D’autre part, ^les raccords de fonction d’onde sont simples puisque l’équation ^de Schrôdinger ^est

du premier ^{ordre en le} temps. ^Nous négligerons ^ici

les spins ^{et les} interactions coulombiennes ; ^les

corrections dues à ces dernières peuvent ^{être intro-}

duites de manière évidente dans le formalisme

qui ^{va être} présenté.

2. Une première approximation peut ^{être ob-}

tenue en ne faisant appel qu’à ^une seule disconti- nuité (au temps 0) :

Toutes les réactions du type stripping, pick-up