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MULTIPLETS ISOBARIQUES DANS LES NOYAUX
LÉGERS
Cl. Detraz
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C l - 6 4 Ci. DETRAZ
d'émission de ce proton peu énergique (d'environ Bibliographie
1,20 MeV) est aussi élevée que celle du proton éner-
gique (de 4,20 MeV environ) à égalité de moment 111 DE JONG (D.), ENDT (P. M.), SIMONS (L. J. G.), physica, orbital de sortie. [2] SMITHER 1952, (R. K.), 18, p. 676. Phys. Rev., 1957, 107, p. 196.
Un calcul plus précis (D. B. A.) est entrepris [3] WILKINSON (D. H.), Phil. Mag., 1958, 3, p. 1185.
à ce sujet. [4] MORININGO (F. B.), Nucl. Phys., 1965, 62, p. 373.
MULTIPLETS ISOBARIQUES DANS LES NOYAUX LÉGERS
( l )Cl. DETRAZ
Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucléaire, Orsay (S.-et-O.)
Résumé.
-
On discute la validité du spin isotopique pour décrire les états excités des noyaux très légers et l'intérêt de la détermination des masses des multiplets isobariques. Des résultats récents sur les noyaux de masse 3, 4, 5 et 7 sont présentés et discutés.Abstract.
-
We discuss the adequacy of isospin to describe excited states of very light nuclei and the importance of the determination of isobaric multiplet masses. Recent results on nuclei of mass 3, 4, 5 and 7 are presented and discussed.On pense généralement que, pour les noyaux de Z peu élevé, l'interaction coulombienne étant faible, le spin isotopique T doit être un bon nombre quan- tique. On se trouve donc dans une situation favorable pour étudier des multiplets isobariques et vérifier l'indépendance de charge des forces nucléaires dans le noyau. De plus, la détermination d'états excités de spin isotopique élevé permet de caractériser la stabilité des noyaux analogues comportant un fort excès de protons ou surtout de neutrons. La mise en évidence de noyaux où N $ Z présente beaucoup
d'intérêt à la lumière des études sur la matières nu- cléaire qui envisagent l'existence possible de noyaux lourds composés de neutrons seulement [l].
Il est apparu cependant que, malgré1 a faiblesse de l'interaction coulombienne, T n'était pas toujours un bon nombre quantique pour les noyaux très légers (alors même que subsiste une correspondance iso- barique dans la région A
-
100 et que le spin isoto- pique y conserve une paradoxale validité [2B. Ainsi les niveaux à 16,62 et 16,94 MeV du noyau 8Be ont un mélange de spin isotopique maximal (moitié T = 0 ; moitié T = 1) [3]. Cela n'indique pas cepen-dant que T ne soit pas adapté à la description d'autres états de ce noyau, mais plutôt qu'une dégénérescence accidentelle a été levée par la différence des interac- tions coulombiennes entre la configuration prédo- minante du niveau à 16,62 MeV, 7Li
+
p, et celle du niveau à 16, 94 MeV, 7Be+
n ; et aucune de cesdeux configurations, résultant du couplage faible de 2 nuclides de T = 112, ne peut être un état de bon nombre quantique T.
Outre ce cas exceptionnel, on peut aussi observer un mélange de spin isotopique très important
-
dans les noyaux légers - au voisinage de deux seuils de désintégration du noyau en paires de particules conju- guées de charge (par exemple, p+
T et n+
3He pour le noyau 4He) [4].Expérimentalement enfin, la mise en évidence des états excités de spin isobarique T =
1
T, (+
1 dans les noyaux très légers est rendue souvent difficile par la largeur de ces niveaux qui, apparaissant à des énergies d'excitation élevées, disposent de voies de désintégration de spin isotopique convenable. En dépit de ces restrictions ou de ces difficultés expéri- mentales, plusieurs résultats ont été récemment obtenus dans ce domaine, notamment au cyclotron de 88 pouces de l'université de Californie à Berkeley.Pour A = 3, l'indication expérimentale [5] suivant laquelle n3 pourrait être lié par 1 MeV environ a conduit à rechercher l'état analogue T = 312 dans 3He. 11 devrait se trouver à 7,3 MeV et être très étroit car la seule désintégration par émission de particules qui lui soit énergétiquement ouverte, d
+
p, a un spin isotopique T = 112 et se trouve donc interdite. Des(1) Les éléments de ce travail proviennent d'un séjour (1964-1965)
au Lawrence Radiation Laboratory, à Berkeley, dans l'équipe de
J. Cerny et R. H. Pehl.
MULTIPLETS ISOBARIQUES DANS LES NOYAUX LÉGERS C l - 6 5 essais par réaction (p, p') n'ont fourni aucune indica-
tion pour l'excitation de ce niveau, du moins avec une section efficace qui atteigne 200 pb/sr. La sta- bilité de n3 est, en fait, très contestée.
La détermination [6] du triplet isobarique T = 1 des noyaux de masse 4 a confirmé la non-stabilité des noyaux 4H et 4Li dont la désintégration
P
avait été vainement recherchée au cours des dernières années. On a observé que l'état fondamental virtuel de 4Li était non lié par 2,9 f 0,3 MeV par rapport à la décomposition 3He+
p et relevé la présence probable d'un état excité analogue T = 1 du noyau 4He à 22,5 f 0,3 MeV par la réaction 6Li(p, 3He) 4He.L'excitation possible de l'état T = 312 de 5Li à 20,9 IT 0,5 MeV a été indiquée [7] dans la réaction 7Li (p, t) 5Li. Si cette indication était confirmée, elle renforcerait la validité des deux approximations qui conduisent à prédire que cette énergie E* ( T = 312) est comprise entre 20,6 et 21,9 MeV, à savoir :
10 une systématique [8] des énergies d'appariement des nucléons de la couche 1 p, qui donne la masse de 5 H (non lié) à partir de la masse de 4H [6] ;
20 la correction coulombienne qui permet de déduire, de celle de 5H, la masse de l'analogue 5He* (T = 312). Remarquons cependant que cette dernière, calculée pour la paire 3H - 3He et corrigée pour la différence des rayons, telle qu'elle se pratique couram- ment, ne tient pas compte du détail de la fonction d'onde de 5He* déduite de celle de 5H par appli- cation de l'opérateur T - (tel que T -
1
TT, > = J(T+
T,) ( T - T,+
1)1
TT, - 1 >). Or, celle-ci contient pour un tiers deux protons appariés dans la couche 1 s et pour deux tiers un proton 1 s e t un proton 1 p. Ceci est susceptible de réduire l'interaction coulombienne.Pour A = 7, une détermination sans ambiguité des états T = 312 de 7Li et 7Be a été obtenue [9], par comparaison des réactions 'Be (p, t)7Be et 9Be (p, 3He) 7Li. Elle a permis de prédire la masse du noyau 8He, dont elle indiquait la stabilité, résultat confirmé par des expériences récentes [IO].
Une précision accrue dans la détermination des états excités T =
1
TZ1
+
1 permettra de vérifier la validité [ I l ] de la formule M = a+
bT,+
C T , ~ qui lie la masse des noyaux d'un multiplet isobarique. Etablie [12] en supposant que les forces nucléaires sont indépendantes de charge, cette formule est encore valable, du moins au premier ordre des perturbations, si on suppose que les forces, Coulombiennes et éven- tuellement nucléaires, qui dépendent de la charge se composent de forces à deux corps [13]. Les para-mètres b que l'on peut déduire des masses connues apparaissent sur la figure 1, avec la valeur de b cal-
culée en supposant [12] une distribution homogène de charge dans un noyau sphérique de rayon R = r , Ail3.
En dépit de la valeur irréaliste que l'on est conduit à adopter pour r,, on voit que ce modèle très grossier donne un accord acceptable. Il est très intéressant de préciser les valeurs de b et c pour les noyaux très légers et de déterminer ainsi certains paramètres de leurs dimensions. On peut déjà montrer (Fig. 2) que la différence d'énergie coulombienne
C l - 6 6 F. BECKER ET C . SCHMIT
couches, dues à la répartition spatiale des protons. Des indications analogues devraient être obtenues pour les états excités des multiplets isobariques.
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F. BECKER et C . SCHMIT
Institut de Physique Nucléaire, Division de Physique Théorique, 91, Orsay (Ess.)
Résumé. - A i'aide de la théorie du double échange de charge, développée par F. Becker et Z. Maric, nous avons étudié deux états possibles du système à quatre neutrons, et nous avons comparé nos résultats à ceux de l'expérience faite au CERN.
Abstract.
-
Using the double-charge exchange theory, developed by F. Becker and Z. Maric, we have studied two different states of the four-neutron system, and we compare Our results withthose of the CERN experiment.
De nombreux auteurs ont signalé l'intérêt de I'em- ploi des pions pour l'étude de la structure des noyaux [l, 21. En particulier, le fait que le pion possède un isospin égal à 1 permet de produire, par double échange de charge, des états excités avec T = 2. Par cette méthode, on peut donc envisager l'étude de systèmes à excès de neutrons, voire même sans proton, tels que ceux envisagés par certains auteurs [3], qui étudient la possibilité d'états liés. En particulier, le système à quatre neutrons, étudié par exemple par Tang-Baymann [4], a fait l'objet d'une expé- rieace au CERN [5], par la réaction
et la relation de fermeture sur les états intermédiaires, ce qui conduit à une formule correspondant à une double diffusion.
Pour effectuer le calcul numérique, nous avons employé comme fonction d'onde de l'hélium
Pour exploiter les résultats de cette expérience, Pour l'état final qui fait l'objet de notre travail, nous avons utilisé la théorie des réactions de double nous avons fait les hypothèses suivantes : a ) état
