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Submitted on 1 Jan 1961
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Recherche préliminaire de quelques interactions primaires dans les réactions nucléaires provoquées par des ions 20Ne de 200 Mev par la méthode ionographique
Pierre Cüer, Raymond Pfohl, Christiane Gegauff
To cite this version:
Pierre Cüer, Raymond Pfohl, Christiane Gegauff. Recherche préliminaire de quelques interactions primaires dans les réactions nucléaires provoquées par des ions 20Ne de 200 Mev par la méthode ionographique. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10), pp.641-644. �10.1051/jphysrad:019610022010064101�.
�jpa-00236529�
fig. 1 dans [1]). Nous avons calculé les valeurs de
ces sections efficaces à 80 et 155 MeV à partir des
données publiées par Metropolis et al. [7] pour l’interaction directe et en adoptant la méthode analytique de Jackson [6] pour la phase d’évapo-
ration. La forme de ces courbes théoriques est
sensible à la dépendance en énergie de la tempéra-
ture nucléaire ; l’accord est satisfaisant avec une
variation en El/2. L’influence de la forme du
spectre des énergies d’excitation résiduelles (après
la phase d’interaction directe) est également im- portante, en particulier lorsque la distribution des
énergies d’excitation varie rapidement, ce qui est
le cas pour une énergie incidente de 80 MeV. Ceci pourrait expliquer l’accord moins satisfaisant à cette énergie.
BIBLIOGRAPHIE
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[7] METROPOLIS et al., Phys. Rev., 1958, 110, 185.
RECHERCHE PRÉLIMINAIRE DE QUELQUES INTERACTIONS PRIMAIRES DANS LES RÉACTIONS NUCLÉAIRES PROVOQUÉES PAR DES IONS 20Ne DE 200 MeV
PAR LA MÉTHODE IONOGRAPHIQUE
par PIERRE CÜER, RAYMOND PFOHL et Mlle CHRISTIANE GEGAUFF Département de Physique Corpusculaire du Centre de Recherches Nucléaires de Strasbourg.
Résumé. 2014 On a cherché à déterminer l’influence possible de sous-structures nucléaires tempo- raires, trouvées par d’autres expériences, dans les interactions primaires des ions lourds. Des émulsions Ilford C2 et G5 exposées aux ions 20Ne de 200 MeV au Hilac à Berkeley ont été dépouillées
en examinant particulièrement les événements où des particules de Z = 1 et Z = 2
sont émises
vers l’avant à des énergies beaucoup plus élevées que l’évaporation.
Le spectre de Z = 1 est assez étalé et comprend une proportion notable de deutons et tritons dont le spectre s’étend jusque vers 80 MeV.
La dizaine d’interactions sur deux mille où E03B1 > 55 MeV peut s’expliquer par un schéma d’arra-
chement où il paraît indispensable de postuler durant le temps de l’interaction le présence d’asso-
ciations de nucléons.
Abstract. 2014 We looked for the possible influence of temporary nuclear structures, found by
other experiments, in primary interactions of heavy ions. Ilford C2 and G5 emulsions have been
exposed to 200 MeV 20Ne at the Hilac, Berkeley, and were scanned for events where particles
of Z = 1 and Z = 2 were emitted forward with energy much higher than evaporation. The
Z = 1 spectrum is wide and has a good proportion of deuterons and tritons ranging up to 80 MeV.
Ten interactions on 2 000 where E03B1 > 55 MeV can been explained by a kind of stripping where
it is necessary to assume substructures during the time of interaction.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 22, OCTOBRE 1961, PAGE 641.
Depuis une douzaine d’années, l’un de nous, avec
différents collaborateurs [1] a cherché à mettre
en évidence dans les noyaux légers, des corrélations
spatiales temporaires entre nucléons se présentant phénoménologiquement vis-à-vis des interactions
aux grandes énergies comme des sortes de sous-
structures instantanées. Ces groupements transi-
toires pouvant être « surpris » et éjectés ou amal- gamés par des particules incidentes d’énergie supérieure à quelques dizaines de MeV, le temps
de passage dans le noyau devant être inférieur
aux périodes nucléaires des regroupements nucléo- niques locaux.
Par exemple, les groupements (p, n) sont vrai-
semblablement nombreux, pouvant favoriser soit
l’éjection directe de neutrons, ou par pick-up l’éjection de 3He sous l’action de protons incidents.
A l’aide des protons de Berkeley de 90 et
345 MeV, un certain nombre de chocs quasi-élas- tiques (p, alpha) ont pu être directement mis en
évidence, notamment avec 12C et 160. Avec des
protons de quelques GeV et 25 GeV, des corréla-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010064101
tions spatiales plus étendues telles 8B et 8Li semblent être associées aux produits des interac-
tions primaires [2].
Nous avons pensé que les interactions effectuées par les ions lourds devaient être particulièrement
favorables pour l’observation des différents genres de sous-structures possibles, en raison des combi- naisons nombreuses de spallations dont les noyaux
bombardant ou bombardés sont l’objet.
En particulier, pour la continuation de l’étude des groupements alpha, les interactions
paraissent particulièrement intéressantes.
Des ions 2°Ne étant disponibles au Hilac de Berkeley, deux séries d’expériences ont été tentées : 2013 L’une consistant à bombarder avec des ions 2°Ne de 200 MeV des cibles d’Al, Ag et Au et
à recevoir des particules émises vers l’avant sur
des émulsions ionographiques dans une bolte de
distributions angulaire après déviation par un spec-
trographe magnétique.
- l’autre se proposait d’étudier au sein même
des émulsions ionographiques des interactions
typiques de 2°Ne sur les noyaux de l’émulsion.
Les résultats préliminaires de la première expé-
rience ont indiqué qu’un certain nombre de protons
de grande énergie sont émis vers l’avant dans le système du centre de masse, accompagnés par une
proportion considérable de deutons et un peu moins de tritons. Les spectres d’énergie de ces particules
de Z = 1 sont nettement supérieurs (jusqu’à
80 MeV) à l’énergie moyenne d’évaporation, qui se
situe vers 15 MeV dans un modèle de noyau com-
posé. La section efficace ést de l’ordre du milli- barn. Les résultats de cette expérience ne sont pas
plus détaillés, car ils vont faire l’objet d’une publi-
cation par W. H. Barkas, H. Heckmann et colla-
borateurs dans les U. C. R. L.
Dans la deuxième expérience, nous avons utilisé des émulsions ILFORD C2, G5 de 50 microns et des C2 diluées de 400 microns afin de faciliter la discrimination et de mieux suivre les traces longues.
Les émulsions ont été exposées au faisceau direct
de 2°Ne de façon à obtenir une densité maximum d’événements compatible avec l’identification cer-
taine des étoiles (104 à 105 traces par cm2).
Des 2 000 étoiles mesurées dans une première statistique dont les résultats généraux sont donnés
dans une publication séparée, nous avons cherché à extraire phénoménologiquement les interactions
produisant des particules de Z =1 et Z = 2 de
très grande énergie, dirigées vers l’avant dans le centre de masse. Les schémas de ces interactions
se divisent symptomatiquement en deux classes caractéristiques pour Z =1 et Z = 2.
Pour Z = 2, nous avons sélectionné les traces
d’énergie supérieure à 55 MeV pour nous assurer une grande marge de sécurité au-dessus de la queue de l’évaporation. Du reste, le spectre global
des alpha émises présente une discontinuité assez
considérable entre 30 et 50 MeV.
La dizaine d’événements satisfaisant à ce cri- tère d’énergie et de distribution angulaire indique
le schéma suivant : un ou deux noyaux lourds éjec-
tés en corrélation avec le 2°Ne incident accompa-
gnés de quelques alpha et protons de l’ordre d’une dizaine de MeV, en plus évidemment de l’alpha
FIG. 1. - Exemple d’interaction 2°Ne dans l’émulsion, ionographique Ilford C2. Trois alpha sont émises par 2ONe
(116 MeV) qui perd 40 MeVdans l’interaction. Un proton de grande énergie émis n’est pas visible à cettemise au point.
de grande énergie dont l’énergie maximum enre- gistrée jusqu’ici est de 74 MeV.
Pour Z =1, le spectre des particules émises à grande énergie est beaucoup moins discontinu et
l’énergie moyenne moindre il semble donc qu’il
soit composite et comprenne en plus des « knock-
out », une proportion appréciable de « pick-up » primaires et secondaires à une particule, et, éven- tuellement, des « pick-up » de paires (moins évi-
demment que p, n menant à 3He).
En raison du nombre d’événements trop res- treint, nous ne pouvons pas encore donner l’inter-
prétation complète de ces interactions, mais en
étudiant plus spécialement, compte tenu de nos
études antérieures, les cas observés d’éjection de
Z = 2 à grande énergie, on peut déjà dire qu’il
est exclu qu’ils soient explicables par un modèle
composé avec évaporation.
Par contre, l’idée un peu schématique qui nous a .guidé dans la genèse de ces expériences rend compte
du phénomène, du moins à ce stade pas encore très
quantitatif.
Dans un mécanisme primaire possible, il se pro- duirait une sorte d’arrachement d’un groupement
Z = 2 de 2°Ne, dans une rencontre avec un noyau Br ou Ag. L’arrachement de Z = 2 aurait lieu par contre d’un noyau léger (12C ou 160, par exemple).
L’énergie de Fermi relative de ce groupement par
rapport à un autre du noyau antagoniste durant
la collision produit le surplus d’énergie. Même
si l’interprétation pour une sous-structure tem-
poraire dans l’un des noyaux ou dans les deux en collision n’est pas encore univoque, l’explication
du spectre et de la distribution angulaire des alpha
et 3He n’est pas possible dans un modèle pure- ment individuel.
Dans les réactions de spallation provoquées par
des ions lourds sur des noyaux très lourds, il est déjà bien connu que l’interaction peut être étudiée
en considérant une sorte de fragmentation, souvent
coulombienne du reste (par exemple en 3 alpha
pour 12C).
Remerciements. - Nous sommes très reconnais- sants aux Drs W. H. Barkas et H. Heckmann d’avoir rendu possible ce travail avec les expositions
des émulsions ionographiques du Hilac. Nous
sommes également reconnaissants au C. E. A. de
son apport matériel.
. FIG. 2. - Exemple d’interaction primaire Z - 2, IlfordC,
Un ion lourd et une alpha de 60 MeV sont éjectés par
3°Ne, 1 63 MeV.
644
BIBLIOGRAPHIE
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nationale, Aix-en-Provence, septembre 1961.
REACTIONS DU 20Ne DE 200 MeV AVEC LES CONSTITUANTS DE L’ÉMULSION IONOGRAPHIQUE
par RAYMOND PFOHL CHRISTIANE GEGAUFF et JEAN-PIERRE LONCHAMP
C. R. N., Département de Physique Corpusculaire, Strasbourg.
Résumé. 2014 On a exposé des émulsions nucléaires à des ions 20Ne de 200 MeV au Hilac à Berkeley.
On a calculé à partir d’une statistique de 1 000 étoiles les sections efficaces de réaction en fonction du nombre de branches, on en déduit les courbes d’excitation. Le maximum du nombre de branches
se situe vers 4. Le rapport du nombre de traces 03B1 au nombre de traces de protons est environ de 1,6 pour les réactions avec des noyaux lourds. Ce rapport augmente de 2,5 à 6 en fonction du nombre de branches pour les réactions avec les noyaux légers. Cette discrimination 03B1, protons est
facilitée par l’emploi d’émulsions diluées.
Abstract. 2014 Nuclear plates have been exposed to 200 MeV 20Ne at the Hilac in Berkeley. The
reaction cross-section is calculated for each number of prongs from statistics of 1 000 stars. The excitation functions are given. The maximum of the prong distribution is around 4 prongs. The ratio of the number of 03B1 tracks to proton tracks is approximately equal to 1.6 for reactions with heavy nuclei and increases with the prong number from 2.5 to 6 for reactions with light nuclei.
The discrimination between 03B1 and protons is made with diluted Ilford C2 emulsions
LE JOURNAL DE_PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 22, OCTOBRE 1961, PAGE 644.
Introduction. - Les réactions nucléaires provo-
quées par les ions lourds (Z > 2) multichargés,
ont fait depuis 1950 l’objet de nombreux travaux.
On trouvera une vue d’ensemble de ces travaux dans des articles de mise au point de Fremlin [1],
Lefort [2] et Zucker [3].
L’intérêt de ces recherches est multiple : étude
de l’excitation coulombienne, production de noyaux déficients en neutrons et d’éléments transura-
niens, production de noyaux composés à spin très
élevé et à grande énergie d’excitation, etc... Parmi
les méthodes d’investigations utilisées, l’émulsion photographique tient une place intéressante ; la
visualisation des interactions a permis des obser- vations, difficiles à faire par d’autres méthodes, et qui ont pu mettre en évidence des types nouveaux
d’interaction. Parmi les auteurs ayant utilisé cette méthode, mentionnons : Miller à Berkeley (1952)
études des réactions produites par le carbone
(120 MeV) [4] ; Chackett et Fremlin en 1954 à Birmingham [5] études des réactions produites
par l’azote de 60 à 140 MeV ; Parfanovich en 1956 à Moscou [6] études des réactions produites par
l’azote et l’oxygène à. 160 MeV.
Conditions expérimentales. - Dans ce travail,
nous disposons d’un faisceau d’ions 2°Ne accéléré
au Hilac de Berkeley (*) à une énergie de
10 MeV/nucléon. Le faisceau est recueilli dans des émulsions ionographiques de type Ilford G 5, C 2,
normales et diluées en gélatine, de 50 à 400 y d’épaisseur, développées normalement. Les inte- ractions entre les ions Ne et les constituants de l’émulsion ionographique : Ag, Br, C, N, 0, H ont
lieu dans un domaine d’énergie compris pratique-
ment entre 30 et 200 MeV. La connaissance de la relation parcours-énergie des ions Ne dans l’émusion
(Barkas) [7] permet d’évaluer l’énergie de l’ion inci- dent au moment du choc. La collision se traduit finalement par une « étoilé » dont les branches sont les traces des particules chargées qui prennent
naissance au cours de l’interaction. Il est intéres-
sant de souligner les conditions énergétiques dans lesquelles se font ces réactions. Dans le tableau (1)
nous donnons les barrières de potentiel coulombien
des éléments de l’émulsion vis-à-vis du Ne incident
dans le système du laboratoire.
(*) Grâce à l’amabilité du Pr Barkas et de ses collabo- rateurs, que nous tenons à remercier.
