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LE ”MULTIPÔLEMÈTRE”. APPLICATION A
L’ÉTUDE DE TRANSITIONS
ÉLECTROMAGNÉTIQUES
S. Gorodetzky, A. Gallmann, J. Coffin, G. Frick, F. Jundt
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LE
«
MULTIPÔLEMÈTRE
».
APPLICATION A L'ÉTUDE
DE TRANSITIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES
S. GORODETZKY, A. GALLMANN, J. P. COFFIN, G. FRICK et F. JUNDT Institut de Recherches Nucléaires, Strasbourg
Résumé. - Un spectromètre magnétique à image intermédiaire du type Siegbahn-Slatis a été transformé en vue de la détermination de la multipolarité de transitions électromagnétiques. Nous avons étudié les transitions de 8,92 MeV + O dans 1iB et celle de 6,49 MeV + O dans 11C et
montré le caractère Ml et E 2 respectivement pour leurs multipolarités.
Abstract.
-
A Siegbahn-Slatis intermediate image magnetic spectrometer has been altered with the purpose of determining the multipolarity of electromagnetic transitions. The authors have studied the 8.92 MeV 4 O transition in 11B and the 6.49 MeV + O transition in 11C and haveshown the Ml and E 2 character of these transitions respectively.
La corrélation angulaire des paires électron-posi- tron est très sensible au caractère multipolaire de3 transitions électromagnétiques auxquelles elles sont associées. Des mesures de corrélation angulaire ont été faites par différents auteurs [l, 21 utilisant des détec- teurs Geiger-Müller ou à scintillations, instruments de pouvoir de résolution médiocre. En particulier, le cas de lignes d'énergie voisines était difficile sinon impossible à étudier. Par contre, leurs dispositifs avaient une bonne définition de l'angle électron- positron.
Warburton, Alburger, Gallmann, Wagner et Chase
[3] ont repris ces études de détermination de multi- polarité de transitions électromagnétiques en utilisant un spectromètre magnétique à image intermédiaire, transformé en un dispositif qu'ils ont appelé (( multi-
pôlemètre )).
Notre travail a consisté à faire une adaptation ana- logue du spectromètre
P
du type Siegbahn-Slatis de l'Institut de Recherches Nucléaires de Strasbourg. Rappelons que, dans un tel spectromètre, l'électron et le positron appartenant à une paire créée dans une cible, placée dans la position source de l'appareil, sont focalisés au même endroit, si leurs énergies sont égales entre elles.ET - 1,02 MeV E,- = E,+ =
2 9
ET étant l'énergie de la transition.
Si on place, dans une position voisine du foyer, un système de deux détecteurs centrés sur Saxe, on peut, en comptant le nombre de coïncidences en fonc- tion du champ dans le spectromètre, observer des lignes de paires.
La figure 1 montre le spectre (q = 1,9
%)
obtenu avec le spectromètre à paires lors du bombardement d'une cible de 'OB par des deutons de 4,2 MeV (à titrede comparaison, nous avons reporté sur la même figure
ENERGIE D E L A TRANSITION EN MeV
2 3 L 5 6 7 8 9 1 0
-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ENERGIE E N MeV
ENERGIE DE L A TRANSITION EN MeV
,
, , , 6 : 5 , 7; , 7\5 ;. 8f 1.5 m r C 6.49-0 (9) 9L
6.0~
6.5U
L
~
/
9.0/
QUANTITE DE MOUVEMENT E N U?iITES m.c
FIG. 1. - La courbe du bas représente le spectre de paires internes mesuré au spectromètre magnétique
à image intermédiaire lors du bombardement d'une
cible de ]OB par des deutons de 4,2 MeV. Le spectre
du haut est mesuré à l'aide d'un spectromètre à trois
cristaux avec les mêmes conditions expérimentales.
un spectre obtenu dans les mêmes conditions avec un spectromètre à trois cristaux, q = 8
%).
L'efficacité de détection d'un tel spectromètre est fonction de facteurs instrumentaux tels que la trans- mission, la résolution, mais aussi de l'énergie et de la corrélation angulaire, autrement dit de la multipola- rité de la transition. Wilkinson et Warburton ont donnés des expressions pour ces efficacités. Ces auteurs se sont placés dans le cas particulier où les électrons et les positrons ne sont admis dans le spectro- mètre que dans des secteurs azimutaux opposés o , tels que les angles azimutaux
4'
et4 -
respectivement du positron et de l'électron soient compris entre-
w 1 / 2 et+
o"/2 pour q5+ et n-
(ou/2) et n+
(0'12) pour4 - , 4
=(4
--
4
+) étant l'angle entre les 2 élec- trons. La formule ci-dessous donne cette expression :y,($) sont les expressions données par Rose [4] ou Oppenheimer [5] pour la corrélation angulaire, fO(k) est un facteur tenant compte des pertes de comptage, Test la transmission du spectromètre et R la résolu- tion en quantité de mouvement. k est l'énergie de la transition en unités m, c 2 .
II est intéressant de considérer les rapports R, = e,(o)/e,(2 n) en fonction de o . Ces rapports don- nent une valeur normalisée de l'efficacité et leur dé- termination constituera en quelque sorte une mesure de la corrélation angulaire, avec des mesures intégrées sur un grand domaine angulaire avec une bonne résolution en énergie.
Du point de vue pratique, on détermine ces rapports en comptant le nombre de paires émises, d'une part dans le cas où le spectromètre travaille dans des conditions normales (cc> = 2 n), et d'autre part dans le cas où le spectromètre ne peut détecter que les paires dont l'électron et le positron sont émis dans des sec- teurs azimutaux ( o = 105" pour notre appareil) opposés et de part et d'autre de l'axe du spectromètre. Un système d'ailettes placé dans le plan de focalisation intermédiaire du spectromètre permet de sélectionner les électrons de la manière voulue. Afin de pouvoir effectuer les deux mesures succes- sivement, sans temps mort considérable, un asser- vissement permet d'escamoter et de mettre en place les ailettes.
La figure 2 montre les valeurs calculées du rapport R, = e,(o)/e,(2 n) en fonction de l'énergie pour
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 ENERGIE DE LA TRANSITION EN MeV FIG. 2. - Variations du rapport R , en fonction du caractère multipolaire et de l'bnergie des transi- tions èlectromagnétiques. Les points sombres corres- pondent aux rapports R, (corrigés pour les effets d'ali- gnement) mesurés pour neuf transitions de caractère multipolaire connu. Le triangle correspondant à la transition E O de 3,63 MeV + O dans 1 8 0 [6]. Les cercles représentent les valeurs de R,, pour les transitions de
6,49 MeV dans 11C et de 8,92 MeV dans 11B.
différentes valeurs de la multipolarité. On note que, pour les transitions monopolaires, ce rapport est indépendant de l'énergie. Dans un premier stade nous avons mesuré des rapports pour des transitions électro- magnétiques ayant un caractère multipolaire bien établi.
Une remarque s'impose ici. En réalité il faut tenir compte des effets d'alignement du noyau (c'est-à-dire du fait que les sous-états magnétiques du niveau émetteur ne sont pas également peuplés). Cette correc- tion utilise les coefficients de la distribution angulaire des rayonnements y, obtenus par une mesure supplé- mentaire faite à l'aide d'un spectromètre à 3 cristaux. En utilisant cette méthode nous avons mesuré les transitions de 8,92 -+ O MeV dans llB et 6,49 -, O MeV dans I1C. Ces niveaux étaient atteints simultanément par les réactions nucléaires 1°B(d, p)llB et 1°B(d,n) l l C respectivement. Sur la figure 2 on a reporté ces deux résultats (cercles ouverts), corrections faites des effets d'alignement.
C l - 1 2 0 J. DELORME et T. ERICSON
[9] et Green et al.
[IO]
avec des méthodes de distribu- tions angulaires de protons ou de rayonnements y.Notre résultat comparé aux conclusions de ces auteurs nous amène à dire que ce niveau a pour moment angulaire et parité J z = 512-, la transition ayant le caractère M l presque pur. Cette conclusion [ I l ] est en accord avec celle de Olness et al. [12].
En ce qui concerne l l C plusieurs travaux ont été effectués sur le niveau de 6,49 MeV. Notre mesure [ I l ]
conclut à un caractère E2 pour cette transition, qui conduit aux valeurs de 312-, 512- et 712-, compte tenu des résultats d'autres auteurs.
Bibliographie
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[12] OLNESS (J. W.), WARBURTON (E. K.), ALBURGER (D. E.) and BECKER (J. A.), Phys. Rev., 1965, 139, B 51 2
THEORIE
DE LA CAPTURE RADIATIVE
DES MESONS
nDANS
LES NOYAUX
J. DELORME
Institut de Physique Nucléaire, Faculté des Sciences, Lyon
Cern, Genève
Résumé.
-
A partir de l'amplitude de photoproduction des mésons a, on construit un hamil- tonien effectif pour le processus a -+-
N(A, Z) + N*(A, Z-
1)+
y. L'approximation de ferme- ture et le modèle du gaz de Fermi permettent d'évaluer le rapport de branchement de la réaction. Abstract.-
The general amplitude for pion photoproduction is used to derive an effective hamiltonian for the process a -+
N(A, 2) -t N*(A, 2-
1)+
y. The branching ratio is calcu-lated in the closed approximation with the help of the Fermi gas model. Nous avons calculé le rapport de branchement de la
réaction n- f N(A, 2 ) 4 N*(A, Z
-
1 )+
y où leméson n est lié sur une orbite de Bohr (N* représente tous les états liés et non liés accessibles). Nous suppo- sons que le processus de base est la capture radiative du méson n par un proton du noyau : n-
+
p + n+
y. Le principe de la balance détaillée nous permet de déduire un hamiltonien effectif de capture radiativeà partir de l'amplitude de photoproduction des mésons w prise à la limite non relativiste et réduite aux termes
dipolaires, électrique et magnétique (l). Nous obte- nons : A Elcff = 4 ni 2; i= 1 A A A A C\ ( A a j . &
