Diffusion protons-protons à 155 Mev

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Submitted on 1 Jan 1961

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Diffusion protons-protons à 155 Mev

C. Caverzasio, K. Kuroda, A. Michalowicz

To cite this version:

C. Caverzasio, K. Kuroda, A. Michalowicz. Diffusion protons-protons à 155 Mev. J. Phys. Radium,

1961, 22 (10), pp.628-631. �10.1051/jphysrad:019610022010062800�. �jpa-00236524�

DIFFUSION PROTONS-PROTONS A 155 MeV C. CAVERZASIO, ^{K. KURODA et A.} MICHALOWICZ

Laboratoire de Physique Nucléaire, Orsay.

Résumé.

La section efficace différentielle de diffusion p-p à 155 MeV a»été mesurée ^en utili- sant une cible à hydrogène liquide, ^{entre 8° et 90° CM. Nos résultats se} recoupent.avec ^ceux que

nous avons obtenus précédemment entre 30° et 110° CM en utilisant une cible de polythène.

Abstract.

Measurements of the proton-proton differential scattering cross-section at 155 MeV have been made within the angular range 8°-90° C. M., using a liquid hydrogen target ; ^results

are consistant with our previous measurements made with a CH2 target ^{between 30°-110° C. M.}

PHYSIQUE 22,

Dans ce travail dont nous présentons ^{ici les} résultats, ^{nous avons} complété nos mesures de section efficace de diffusion protons-protons ^à

155 MeV [1] ^{en les étendant aux faibles} angles

et particulièrement ^{dans la} région d’interférence

coulombienne, ^{en utilisant une cible} d’hydrogène liquide. Les nombreux travaux théoriques déjà

effectués et en cours [2] ^{en vue} de déterminer un

potentiel d’interaction nucléon-nucléon rendant

compte correctement de l’ensemble des résultats

expérimentaux ^{de la} diffusion à tous les angles ^et

dans ^un grand ^domaine d’énergies, ^{semblent devoir}

aboutir prochainement ^{à une solution satisfai-}

sante. Les calculs systématiques effectués par Breit et al. [3] prenant pour point ^de départ ^{à la}

fois les différentes formes de potentiels proposés

et l’ensemble des résultats expérimentaux ^entre

10 et 345 MeV - _y compris ^{ceux de 150 MeV obte-}

nus à Harwell [4] ^{et Harvard} [5] ^{- montrent} pourtant ^{un désaccord entre les} derniers résultats concernant particulièrement ^{les mesures des sec-}

tions efficaces différentielles et les différentes solu- tions obtenues. Ce désaccord va dans le même sens

que celui que ^nous obtenions [1] ^{entre nos} précé-

dentes mesures et ceux de ces auteurs. Il est donc

important’ ^{de refaire et de} compléter ^{les mesures.}

D’un autre point ^de vue, bien que des ^mesures des sections efficaces différentielles soient insuffisantes à elles seules _pour déterminer les éléments de la matrice de diffusion, ^une analyse des résultats dans la région d’interférence coulombienne permet ^toute

fois d’en calculer plusieurs paramètres [6].

La figure ¹ représente schématiquement ^notre dispositif expérimental. ^{Nous avons} changé ^les

FIG. 1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010062800

629 conditions expérimentales par rapport ^à [1] ^de

façon ^{à avoir une série de mesures absolues indé-} pendantes. ^Le faisceau de protons ^du synchro- cyclotron d’Orsay, ^défléchi magnétiquement ^et focalisé, ^{traverse deux} diaphragmes ^de définition

et deux diaphragmes d’antiscattering ^{avant de}

tomber sur la cible d’hydrogène liquide, ^{où sa}

dimension est alors une tache d’environ 1,5 ^{X 2 cm.}

La structure stocastique ^{du faisceau nous} permet

de travailler ^{avec une} intensité relativement grande

même aux faibles angles de l’ordre de 108 protons,

par seconde, ^sur la cible. Cette intensité est mesurée à l’aide d’une nouvelle chambre d’ionisation éta- lonnée en valeur absolue _par rapport ^{à une} cage de

Faraday. ^{La cible} d’hydrogène liquide proprement

dite a une forme de lentille d’épaisseur ^mesurée 2,89 + 0,03 ^{cm dans la} région ^{du centre ; elle}

est contenue dans ^une enceinte cylindrique ^{vidée ;}

toutes les parois ^{sont en} mylar ^{de 80 u.} Cette forme et cette faible épaisseur ^{ont été} adoptées ^{pour avoir}

une définition ^en quantité d’hydrogène plus pré-

cise qu’avec ^{la forme} cylindrique classique ^{et des}

corrections minimes, ^{dues à} l’épaisseur de la cible.

En contre partie, ^{le bruit de} fond relatif était plus important qu’avec ^{une cible} cylindrique plus

épaisse ; ^ce fait n’était pas gênant par lui-même,

l’intensité utilisée nous permettant ^{une accumula-}

tion statistique importante. Malheureusement une

légère iuité d’azote venant se solidifier sur la paroi

froide augmentait ^{encore ce bruit de fond et le}

rendait variable après chaque remplissage ^{du ré-}

servoir de la cible, ^{avant de se} stabiliser ; ^des

mesures de bruit de fond, ^cible vide, ^{ont été faites} systématiquement ^{avant et} après chaque ^mesure

sur l’hydrogène, ^{et en cas de} variation, ^{nous avons} pris ^la moyenne ^{tout en} affectant nos mesures

d’une barre d’erreur supplémentaire. ^Les protons

sont détectés par deux télescopes indépendants, permettant ^{à la} fois deux mesures de section effi-

cace à deux angles symétriques par rapport ^à l’axe du faisceau. Chacun des télescopes ^{est relié}

à un circuit de coïncidences rapides ^de type ^diffi- rent, ^les performances ^{de ces circuits mesurée avec}

des protons ^étaient respectivement ^{de 3.10-9 s}

et de l’ordre de 2..10-10 s, pour ^un rendement de 100 % ; toutefois pour être assuré d’un rendement

parfait pour ces mesures, les circuits ont été utilisés

avec une ouverture largement supérieure ^{à leur} performance nominale, ^soit de l’ordre de 10-8 s

pour l’un et ,2 .10’9 ^s pour l’autre, ^{tout en} ajustant

TABLEAU 1

(a) L’erreur absolue figure ^{dans la} parenthèses

(b) ^L’erreur indiquée correspond à l’écÇlrt standard ; ^un poids statistique ^{double a été} accordé ^{à nos} résultats 1960,

moyenne de 2 séries de mesures,

les retards en fonction de l’énergie ^des protons

détectés. Le nombre de coïncidences fortuites était absolument négligeable.

Le tableau 1 donne l’ensemble de nos résultats obtenus. La dernière colonne donne pour chaque angle ^la moyenne des mesures, affectée d’un écart standard calculé en donnant un poids statistique

double à nos mesures antérieures (celles-ci ^étaient déjà ^la moyenne de 2 séries). ^Les corrections appor- tées aux résultats bruts étaient essentiellement : a) ^les pertes ^{dues à} l’absorption ^{et à la diffusion}

des protons dans le scintillateur 1 avant d’attendre le scintillateur de définition ; ^{celles-ci ont été}

mesurées expérimentalement ^en faisant pour

chaque angle ^{une courbe} d’absorption ^en ajoutant

des épaisseurs supplémentaires ^de plastique ^{et en} extrapôlant ^{à 0} l’épaisseur d’absorbant. Cette correction était de 1,5 ^{à 5} % pour le télescope ^n° 2,

et de 3 à 10 % pour le télescope ^n° 1, ^en fonction de

l’angle ;

b) la transformation de l’intensité de bruit de fond mesuré cible vide en bruit de fond réel, ^cible pleine, ^{en admettant une loi en}

de l’intensité de bruit de fond et une perte d’énergie

des protons ^dans la cible de 2,5 ^{MeV. Le bruit de}

fond provient ^en effet essentiellement des parois

dont la moitié se trouve après la traversée de la cible. Cette correction est au maximum de l’ordre de 1 %.

Le tableau II donne un exemple ^{des erreurs}

relatives et absolues affectant les mesures à chaque angle, chaque ^{cause d’erreur} pouvant ^{varier d’un} angle ^à l’autre. La figure ^{2 donne} la variation de la section efficace différentielle p-p à 155 MeV

. d’après ^{les résultats de nos} 3 séries de mesures.

Les résultats _que nous obtenons avec nos téles- copes indépendants ^{sont cohérents et se} recoupent parfaitement ^{avec les valeurs} que ^nous trouvions par la méthode utilisant CH2 ^comme cible, ^aux grands angles [1].

L’écart entre les couples ^de point ^{à 8° et 10°C.} M.,

dépassant largement ^{les erreurs} relatives, peut s’expliquer par ^un mésalignement ^{de 0°1 et de la} légère divergence ^{du faisceau} pour ^cette région ^de

variation très rapide ^{de la section} efficace. Seules

FIG. 2.

les deux mesures vers 25 OC. M. semblent aber- rantes.

Dans la figure ^{3 nous} comparons ^nos résultats

(valeur moyenne) ^{à ceux de Harwell} [4] ^{et Har-}

vard (*) [5] (moyenne pour chaque point ^{des mesures}

(*) ^Les valeurs absolues de Harvard doivent toutefois être abaissées d’environ 5 % ^{selon une} communication privée ^{du pr Wilson.}

TABLEAU II (0

²⁰⁰⁸ CM)

631

FIG. 3.

publiées) ^ainsi qu’aux courbes calculées par Breit

et al. [3] pour ^une énergie ^des protons ^{de 147} MeV ;

les courbes notées yRB123 correspondent ^{à. une} analyse partant ^d’un potentiel ^du type ^Marshak ajusté ^de façon ^à satisfaire aux résultats expéri-

mentaux jusqu’à ^{150 MeV et à} correspondre ^res- pectivement ^{à l’une des solutions} 1, ^{2 ou 3 des} déphasages Strapp ^{et al.} [7] ^{à 310} MeV ; ^les

courbes YLA et YLAM correspondent ^{à une ana-} lyse partant ^du potentiel ^de Gammel-Thaler. Nos solutions semblent se recouper ^assez correctement

avec la solution notée YRB1, qui rend par ailleurs

également compte correctement des résultats de

mesures de différents paramètres ^de la diffusion p-p à différentes énergies. ^{Nos résultats concordent} également ^{avec la courbe de section} efficace calculée par Bryen [8] qui ^{a utilisé un} potentiel semi-phéno- ménologique ^du type ^{Mershak modifié.}

Ce travail a pu être réalisé grâce ^{à la} précieuse

collaboration de M. Spondlin ^{et de} l’ensemble du groupe des basses températures qui ^{ont réalisé la} première ^{cible à} hydrogène liquide du laboratoire.

BIBLIOGRAPHIE

[1] CAVERZASIO (C.) et MICHALOWICZ (A.), ^J. PhysiqueRad., 1960, 21, ^314.

[2] On trouvera une

bibliographie ^{complète sur ce pro-}

blème dans la référence [3].

[3] ^{BREIT et} al., Phys. Rev., 1960, 120, ^2224.

[4] TAYLOR, ^{WOOD et} BRID, ^Nuclear Physics, 1960, 16, ^320.

[5] PALMIERI, CORMACK, ^{RAMSAY et} WILSON, ^Ann. Phy- sique, 1958, 5, ^299.

[6] ^CROMER (A.), ^Nuclear Forces and the few-Nucleon Problem, Pargamon Press, 1960, vol. 1, p. 221.

[7] ^STAPP, YPSILANTIS et METROPOLIS, Phys. Rev., 1954, 105, 302.

[8] ^{BRYN, Thèse} communiquée aimablement _par le _pro- fesseur Marshak.

ÉTUDE DES RÉACTIONS pp’03B3 ^{A 151} MeV. CAS DU NIVEAU DE 15,1 ^{MeV DE 12C}

par X. DE BOUARD, ^H. LANGEVIN-JOLIOT, ^{N. MARTY et B. TATISCHEFF}

Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucléaire, Orsay.

Résumé.

L’excitation du niveau de 15,1 ^{MeV de} 12C par les protons ^{de 151} MeV, ^a été étudiée par coïncidences entre les protons ^{diffusés et les} protons ^de désexcitation. On donne la distribution angulaire ^des protons ^en coïncidence avec les protons émis dans le plan de diffusion à 70° du fais- ceau, et la valeur absolue de la section efficace différentielle de diffusion des protons ^{à 8°. On}

donne également l’anisotropie ^{de la} corrélation angulaire p’03B3 ^{à 8° dans le} plan ^{de diffusion.}

Abstract.

Excitation of the 15.1 MeV level of 12C by scattering ^{of 151 MeV} protons ^{has been}

studied by coincidence between protons and de-excitation 03B3 rays. We give ^the angular distri- bution of protons ⁱⁿ coincidence with _03B3 rays in the recoil nucleus direction, the correlation between

protons scattered at 8° and _03B3 rays, and the inelastic scattering cross-section at 8°.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 22, ^OCTOBRE 1961, ^{PAGE 631.}

L’étude de la diffusion inélastique ^des protons d’énergie moyenne (90 ^{à 185} MeV) par les noyaux

légers, ^{a montré} que celle-ci s’effectue en partie

avec excitation de certains niveaux bien séparés.

Dans le cas de 12C, l’excitation d’un niveau d’éner- .

gie voisine de 15 MeV a été observée [1], [2].

Nous avions entrepris précédemment ^l’étude

des réactions _p p’y ^{sur le} noyau de carbone 12,