Schéma de désexcitation du 41Ca

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Submitted on 1 Jan 1971

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Schéma de désexcitation du 41Ca

S. Fortier, H. Laurent, J.P. Schapira

To cite this version:

S. Fortier, H. Laurent, J.P. Schapira. Schéma de désexcitation du 41Ca. Journal de Physique, 1971,

32 (4), pp.231-235. �10.1051/jphys:01971003204023100�. �jpa-00207049�

SCHÉMA DE DÉ SEXCITATION DU 41Ca

S.

FORTIER,

H. LAURENT et J. P. SCHAPIRA Institut de

Physique Nucléaire,

^{B. P. n°}

1, 91, Orsay,

^France

(Reçu

le 14 novembre

1970)

Résumé. 2014 La désexcitation 03B3 des niveaux du 41Ca

d’énergie

inférieure à 6 MeV a été étudiée par ^une

analyse

bidimensionnelle de la réaction

40Ca(d, p03B3)

41Ca. L’accord avec les résultats

précé-

dents est en

général

satisfaisant. Des

précisions

^{ont été}

apportées

^sur 10 niveaux étudiés antérieu- rement. Le schéma de désexcitation de 12 autres niveaux a été établi.

Abstract. ²⁰¹⁴ Bidimensionnal

analysis

^{of the}

40Ca(d, p03B3)

41Ca reaction has been

performed

^to

study

^the

decay

^{scheme of states in 41Ca} up ^to 6 MeV excitation _energy. Most of our results are

in agreement ^with

previous

^ones. Anterior informations for 10 levels have been

completed.

^{The y}

decay

of 12 other levels has been established.

Classification :

Physics

^Abstracts

12.10

1. Introduction. ^- L’étude

entreprise

^à

Orsay,

^sur

la désexcitation _y des niveaux de basse

énergie

^du

41 Ca

alimentés _par les réactions

4°Ca(d, p) ^41Ca

^et

41 K(p, n) ^{41 Ca}

^a

permis

^{d’établir au} moyen de corré- lations

angulaires [1], [2]

^{et de mesures} d’atténuation d’effet

Doppler [3], [4],

^les

spins,

^les

rapports d’embran-

chement et les

temps

^{de vie d’un} certain nombre d’états excités. Dans le schéma de désexcitation des niveaux

d’énergie comprise

^{entre 2 960 keV et 4 603 keV}

subsistaient des

ambiguïtés

^dues

principalement

^{à la}

résolution limitée du détecteur

NaI(Tl)

^utilisé pour les corrélations

angulaires.

^D’autre

part,

les infor- mations obtenues _par H.

Gruppelaar

^{et P.}

Spilling [5]

ne

portaient

que ^sur certains niveaux de

spin

^faible.

Pour

compléter

^cette

étude,

nous avons observé le

spectre

bidimensionnel des

protons

^{et des} y émis dans la réaction

4°Ca(d, py) 41Ca,

^les y étant détectés par ^une

jonction Ge(Li)

^{de 40 cc ; ceci nous a}

permis

de

préciser

^les désexcitations de 10 niveaux sur les-

quelles

existaient

déjà

^certaines informations

[1], [2], [5]

^{et de mettre en} évidence des transitions _pro- venant de 12 niveaux dont la désexcitation _y n’avait pas ^encore été étudiée.

II. Méthode

expérimentale.

^- L’intensité du fais-

ceau de deutons de

4,03

MeV fourni _par le Van de Graaff de l’Institut de

Physique

^Nucléaire

d’Orsay,

est limitée à

0,05 ).lA

afin d’éviter un taux de

comptage trop

^fort

dégradant

^la résolution des détecteurs et

augmentant

le nombre d’événements fortuits.

L’épais-

seur de la cible de calcium naturel sans

support

^est de 170

Jlg/cm2.

^{Pour mesurer} directement l’intensité

des y

^{sans connaître} la forme de la corrélation

angulaire,

les

protons

^sont détectés dans un

compteur

^annulaire à barrière de surface

placé

à 180° du faisceau et la

jonction Ge(Li)

^est

disposée

^à

55°,

^{à une distance} de la cible de

4,5

^{cm. La}

figure

^{1 montre le schéma}

électronique

^de

l’expérience.

^La

prise

^de

temps

^est assurée _par des discriminateurs

rapides,

^ce

qui

^conduit

FIG. 1. ^- Schéma électronique ^de l’expérience.

à une résolution en

temps

^{de 17 ns à} mi-hauteur.

Pour _compenser l’effet d’une

grande dynamique

^dans

la voie _y

(de

^{100 keV à}

6 MeV)

^le

signal

^{issu du conver-}

tisseur

temps amplitude

^{est lui aussi}

analysé

^et

envoyé

à l’ordinateur I. B. M. 360-50 de l’Institut avec les deux

signaux

^linéaires

Ep

^et

Ey :

^on

ajoute

^{à la hauteur}

du

signal temps

^une

quantité égale

^à

k/Ey,

^ce

qui

^a

pour effet de diminuer la

largeur

^{de la courbe en}

temps,

le facteur k

ayant

^{été déterminé}

empiriquement

^avant

le début de

l’expérience

pour obtenir la meilleure

compensation.

^Cette correction très

simple, qui

^ne

tient _pas

compte

des fluctuations du

temps

^{de montée} de

l’impulsion Ge(Li)

^pour

des y

^{de même}

énergie, permet cependant

de réduire le nombre d’événements fortuits de 40

%.

Les événements retenus sont

stockés

sur

disque

^{dans une matrice de 4 096 canaux} pour les _y,

sur 256 canaux pour les

protons.

^Des vérifications de

gain

^{ont été}

fréquemment

effectuées montrant que

pendant

^{les 60 h}

d’accumulation,

la stabilité de

l’amplification

^a été satisfaisante

compte

^{tenu de la} résolution des détecteurs : 50 keV environ _pour la

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01971003204023100

232

jonction

annulaire Si et

3,9

keV pour la

jonction Ge(Li)

sur la raie à

1,332

^{MeV du}

6°Co.

Les calibrations du détecteur

Ge(Li)

^en

énergie

et en efficacité relative ont été effectuées à l’aide des

sources de

56Co, 22Na, 5’Co, ^{152 Eu} [6], ^{192 Ir}

^cou-

vrant une zone

d’énergie

de 122 keV à 3 612 keV.

La courbe d’efficacité relative

(Fig. 2)

^{a été}

prolongée

FIG. 2. ^- Efficacité relative du détecteur Ge(Li). (L’efficacité

pour le pic d’absorption ^totale du y de 846.78 keV du 56Co a

été prise égale ^à 100.)

vers les

énergies plus

^{élevées en utilisant la désexcita-}

tion en cascade d’une résonance de la réaction

III. Résultats et discussion. ^-

L’interprétation

^des y associés à

chaque

groupe de

protons

^{s’est faite en}

général

^sans

ambiguïté malgré

l’existence de l’effet

Doppler.

^{Le tableau 1 donne}

l’énergie

^des y observés dans cette

expérience

^{et attribués au}

^{41 Ca}

^{et les} rap-

ports

d’embranchement _pour les différents niveaux excités.

De nombreux niveaux

ayant

encore un

temps

^de vie inconnu on ne

peut

pas

généralement apprécier

la

proportion

d’atténuation de l’effet

Doppler

^{et leur}

assigner

^{dans notre}

expérience

^une

énergie précise.

Nous utilisons donc au cours de cette

discussion,

dans le tableau 1 et la

figure

^{3 les}

énergies

d’excitation données dans

[8] pour Ex

⁵⁰¹¹

keV ;

^au-dessus

de cette

énergie

celles de T. A. Belote

[7]

^diminuées

de 13 keV suivant la

procédure

^{utilisée dans}

[8].

FIG. 3. ^- Schéma de désexcitation du 41Ca.

La liste des _y

parasites

^est donnée dans le tableau II.

L’intensité de la transition de 169 keV entre les niveaux à 3 369 keV et 3 200 keV a été calculée en

soustrayant

la contribution du

pic

de rétrodiffusion du _y de 511 keV évaluée à 8

%

^{de cette} intensité. La

présence

^{de traces}

de

28Si

dans la cible ^a été

particulièrement gênante

dans la détermination des

rapports

d’embranchement pour le niveau à 3 730

keV,

^assez peu excité dans cette

expérience ;

^deux des transitions

provenant

de ce niveau sont en effet confondues dans le

spectre

bidimensionnel avec des _y

provenant

du niveau à 3 623 keV du

29Si

excité

par la

^réaction

28Si(d, p) 29Si,

TABLEAU II

y observés

n’appartenant

pas ^au

41Ca

TABLEAU 1

Transitions _y observées dans le

41Ca

(a) ^La précision pour les niveaux marqués ^d’une astérisque est 1 keV. Pour les autres niveaux, ^la précision ^{est de 6 keV} pour Eex 3 200 keV, ^{7 keV} pour 3 369 keV 4187 keV, 10 ^keV pour Eex a 4 284 keV [8].

(b) Une transition observée dans un travail antérieur est indiquée par la lettre V ou par le rapport d’embranchement déterminé à cette occasion. Un point d’interrogation signale que le y ^observé pouvait correspondre ^à plusieurs transitions possibles, ^{à cause de} l’imprécision ^{sur la mesure de son} énergie.

(c) Transitions observées dans la référence [1 ] pour EeX 3 730 keV et dans la référence [2] pour Eex a 3 944 keV.

(d) ^{Le résultat} publié dans la référence [1] sur l’énergie ^{de cette} transition est erroné : il faut lire E, ⁼ (166.5 ± 2) ^keV.

234

et un fond relativement

important

^a pu masquer l’existence d’autres transitions : en

particulier

^une transition

(3

⁷³⁰ kev -+ 2 010

keV)

décelée lors de la mesure du

temps

^{de vie de ce niveau à 3 730 keV}

[3]

n’a _pu être mise ^en évidence lors de cette

expérience.

Pour les autres niveaux se désexcitant en

cascade, l’égalité

^des intensités entrantes et sortantes est en

général

^{bien vérifiée.}

L’accord entre cette

expérience

^et les résultats obtenus

précédemment

^à

Orsay

^est satisfaisant

compte

tenu des

imprécisions

^{sur les}

rapports

d’embranche- ment évalués dans

[1] et [2].

Les résultats de H.

Gruppelaar

^{et P.}

Spilling

^sont

cohérents avec les nôtres sauf _pour des niveaux faiblement alimentés dans leur

expérience

^tels que

ceux à 3 050 keV et 5 011 keV et pour des transitions de faible

rapport

d’embranchement ne

pouvant

être décelées dans un fond

important.

^Le y de 444 keV attribué par ^eux à la transition

(3

⁸⁴⁵ keV --> 3 400

keV)

est associé en fait sans

ambiguïté

^{à la transition}

(3

^{050 keV --. 2 606}

keV).

^{Les auteurs sont} par ^contre

en contradiction avec nous sur l’existence de la tran- sition de

20 %

^du niveau de 3 614 keV vers le fonda- mental. Ce fait

joint

^{à d’autres} contradictions sur

les résultats

expérimentaux

^{pour ce niveau a}

déjà

^été

discuté

[1], [3], [9].

NIVEAUX 1 ⁼ 0 ET 1 ⁼ 2. ^- Des niveaux dont le caractère 2

particules-1

^{trou est révélé} par ^une forte excitation dans les réactions de

pick-up

^{sur le}

^42Ca [11], [12], [13]

^{et la réaction}

39K(3He, p) ^{41 Ca} [14],

se désexcitent vers le niveau

3/2+

^{à 2 O10}

keV,

^lui-

même de structure 2

particules-1

^{trou : ce sont les}

niveaux 1 = 0 à 2 670 keV et 3 400 keV

[7] ;

^{1 = 2}

à 4 094 keV

[12], [13]

^{et 5 284 keV}

[7].

^{Le niveau}

1/2+

à 5 Ol 1

keV, qui

^{se désexcite vers les} deux niveaux 2

particules-1

^trou à 2 O10 keV et 3 400

keV,

^a pro- bablement une structure du même

type.

Le niveau observé à une

énergie

^de

3,52

^{MeV dans}

les réactions

42Ca(p, d) ^4lCa [12]

^et

42Ca(d, t) ^41Ca [13]

avec un transfert 1 ⁼ 2

correspond

^très

probable-

ment au niveau à 3 495 keV pour

lequel

^{nous avons}

observé une transition de 100

%

^{vers 2 010 keV.}

La désexcitation de deux de ces niveaux

peut

amener ces

quelques

remarques :

a)

Niveau à 4 094 keV. ^- La réaction

[11] suggère

^un

spin 5/2-

^ou

7/2-

pour le niveau à 4 094 keV. Par contre les réactions

42Ca(p, d) ^{41 Ca} [12]

^et

42Ca(d, t) ^{41 Ca} [13]

^lui

assignent

^un

spin 3/2+

^ou

5/2+,

^ce

qui

^est

plus

vraisemblable étant donné la forte excitation de ce niveau par la réaction

avec un moment de transfert

L = 0 à 90 %, L = 2

à

10 % [14].

^Sa désexcitation déterminée dans cette

expérience

permet

^{d’écarter comme} peu

probables

^les

spins 7/2-

et

3/2+,

^{en utilisant la}

systématique

^{de S. J. Skorka}

[10]

sur les

largeurs

radiatives des _y de différentes multi-

polarités.

^On

peut

donc penser que ^son

spin

^est

5/2+.

Dans ^ce cas, ^ce

pourrait

^être

l’analogue

^{du niveau}

S/2+

à 4 242 keV dans le

41SC [15]

pour

lequel

^{nous avons}

trouvé une désexcitation très

comparable :

Dans cette

hypothèse

^les transitions

correspondantes E1, dT = 0,

^{vers le} fondamental des deux noyaux

conjugués

^doivent être de force

approximativement égales [16],

^ce

qui, compte

^{tenu de la mesure des}

largeurs

radiatives dans le

41 Sc, indiquerait

pour le niveau à 4 094 keV un

temps

^de vie de l’ordre de 5 x

10-15

s dont la mesure est à la limite des

possi-

bilités offertes par les méthodes

classiques

^d’atté-

nuation d’effet

Doppler.

b)

^{Niveau à 5 069 keV. - Une} transition vers le fondamental dont

l’énergie

^{est de 5 068 keV}

(sans

correction _pour ^un effet

Doppler éventuel) paraît

assez étonnante : elle semble en effet

provenir

^du

niveau

1/2+

à 5 069 keV

[7] ;

^ceci

impliquerait

^un y de

multipolarité

^{E 3 favorisé} par

rapport

^{à un} y de

type

^{E 1 ou M 1} conduisant à l’un des trois

premiers

états excités du

41Ca (une

transition vers un de ces

niveaux n’a _pu être décelée et son

rapport

^d’embran- chement éventuel serait inférieur à 10

%).

^{La mesure}

du

temps

^{de vie du niveau émetteur serait nécessaire}

pour établir l’existence de cette transition

E 3,

^le y observé

pouvant appartenir

^{à un niveau}

d’énergie

voisine

ayant

^{un 1} différent de 0 et

qui

n’aurait pas été ^vu _par T. A. Belote et coll.

[7].

NIVEAUX 1 ⁼

1,3

^{ET 4. -} Les niveaux à une

particule

dans la couche _{2 p}

1/2

^{à 3 944}

keV,

^{4 603 keV et}

4 753 keV

[7]

^se désexcitent

principalement

^vers

le 1 er niveau

3/2 -

^{à 1 943} keV. Les niveaux 1

f 5/2

à 4 882

keV,

^{5 643}

keV,

^{5 800 keV}

[7]

^se désexcitent à

100 %

^vers le fondamental de même que le

premier

(1) Ce résultat a été obtenu au cours d’une tentative de mettre en évidence des transitions y ^{de basse} énergie ^{dans la} réaction 40Ca(p, y) 4lSc, ^{en vue de} compléter ^l’étude faite par D. H. Youngblood [15]. ^En utilisant la largeur radiative donnée par cet auteur à la transition vers le fondamental (7’yo ⁼ 0,051 eV),

nous pouvons déduire de ce rapport d’embranchement la valeur de la largeur ^radiative partielle de la transition

4 242 kev - 2 090 keV :

rY2

⁼ (0, 181 ± 0,036) ^{eV .} L’énergie ^{de cette} transition permet, ^en outre, ^{de fixer} l’énergie

du 2e niveau excité du 41 SC à E* = (2 090 ± 6) keV. Ce niveau n’avait été observé jusque ^là que dans les réactions

et 40Ca(He3, d) ^4lSc [18] ^{avec 20 keV de} précision.

niveau 1 _g

9/2

^{à 4 941 keV}

[7].

^La désexcitation du niveau

1/2-

à 4 187 keV

(2)

(64 % -->

^{2 010}

keV, 3/2+ ;

³⁶

% --+

^{2 606}

keV) apporte

^un

argument supplémentaire

^à

l’hypothèse

que le

spin

du niveau à 2 606 keV est

plus

^sûrement

5/2-

^que

7/2- [4],

^{étant donnés les}

rapports

^entre les

largeurs

radiatives usuelles des M 3 et des E 1

[10].

AUTRES NIVEAUX. ^- La transition entre les niveaux à 4 332 keV ^et 3 200 keV

peut s’expliquer

^{de la même}

(2) ^Ce spin 1/2- ^est déduit de la forme de la distribution angulaire ^{vers 100° des} protons ^{de la} réaction 4°Ca(d, p) ^41Ca [7].

manière que la transition

(3

³⁶⁹ keV --> 3 200

keV) [1] :

un

spin élevé > 11/2

^lui

imposerait

^{de se désexciter}

vers 3 200 keV

(dont

^le

spin pourrait

^être

9J2+) plutôt

que ^vers d’autres niveaux de

spin plus

^{bas. On}

peut

remarquer d’autre

part

^la désexcitation vers 2 010 keV du niveau à 5 284 keV sur

lequel

^{n’existe aucune autre}

information.

Remerciements. ^- Le programme d’accumulation des données et de contrôle en

ligne

^de

l’expérience

par l’IBM 360-50

qui

^{utilise un}

assemblage

^{de sous-}

programmes du

système

^ARIEL

[19]

^{a été écrit en}

collaboration avec M. F.

Picard,

que ^nous remercions vivement _pour ^toute l’aide

apportée

^{au cours de ce}

travail.

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