Recherches sur les neutrons lents

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Recherches sur les neutrons lents

Hans von Halban, Pierre Preiswerk

To cite this version:

RECHERCHES SUR LES NEUTRONS LENTS

Par HANS VON HALBAN

jun.

et PIERRE PREISWERK.

Sommaire. 2014 Uoe série _{d’expériences} sur les neutrons ralentis par la paraffine (neutrons lents) est discutée en liaison avec des travaux théoriques et expérimentaux faits par d’autres auteurs. On montre,

grâce à un effet de _{température, que le cadmium absorbe fortement les neutrons d’énergie thermique,} mais _qu’il est pratiquement transparent pour des neutrons plus énergiques. La section efficace de Ag, Rh

et I pour les neutrons thermiques est inversement _{proportionnelle} à leur vitesse. Mais ces trois éléments peuvent aussi absorber des neutrons plus énergiques avec une probabilité considérable. D’autres auteurs ont trouvé des effets sélectifs lors de cette absorption. Si on ralentit les neutrons absorbés sélectivement par l’iode, ils sont absorbés sélectivement par l’argent. Les « neutrons de résonance » de l’iode sont donc

plus énergiques que ceux de _l’argent. On _peut déduire _{d’expériences complémentaires} une relation

quali-tative pour l’énergie des neutrons de résonance de quelques autres noyaux :

A l’aide de cette relation, on montre que 03C3B, section efficace du bore pour les neutrons de résonance, décroit _{toujours quand l’énergie} des neutrons _augmente. IL semble _probable qne 03C3B est inversement

pro-portionnelle à la vitesse des neutrons dans un très grand domaine. On arrive alors à des énergies de 1 à

200 volts pour les neutrons de résonance des _{différents noyaux. D’après} la théorie de _Bohr, un neutron est _capturé sélectivement si son énergie cinétique est _égale à la différence entre l’énergie d’un niveau du noyau formé par la capture et le défaut de masse _{que le} neutron subit lors de cette capture. Les niveaux ont des largeurs très _{petites : pour} le cas de _Ag22’ la _largeur, déterminée _{expérimentalement,} est de 0,4 V. La forme de ces niveaux nucléaires est semblable à celle des raies des spectres atomiques : on observe le renversement des raies, si on utilise le même élément comme absorbant et comme détecteur.

La diffraction des neutrons thermiques est mise en _{évidence par} une méthode qualitative.

Introduction. - L’interaction des neutrons libres

avec la matière

_qu’ils

traversent se _{manifeste par leur}

diffusion et leur

_absorption.

A la diffusion est lié un

ralentissement,

par des chocs

élastiques

et

_{inélastiques,}

les neutrons cèdent de

_l’énergie

aux _noyaux

_qu’ils

rencontrent.

_{L’absorption}

_{des neutrons provoque des}

transformations nucléaires. La réaction la

_plus

fré-quente est,

comme Fermi et ses collaborateurs

₍₁₎

l’on

montrée,

celle de la

_capture

du neutron : un

_isotope

de l’élément

_primitif

est

_formé,

la masse étant

_augmentée

d’une unité. Le défaut de masse du neutron est émis

sous _{forme d’un rayon -f.}

Fermi et ses collaborateurs

₍₂₎

ont

_également

montré que le rendement de cette réaction est _fortement

aug-menté,

lorsqu’on

ralentit les neutrons. Les substances

hydrogénées

sont

_{particulièrement}

_aptes

à

_produire

ce ralentissement à cause de

_{l’égalité}

de la masse du

proton

et du

_neutron,

Les sources de neutrons

jus-qu’ici

utilisées donnent surtout des neutrons

_rapides.

Lorsqu’on

entoure une telle source avec de la

_paraffine,

son

_spectre

s’enrichit en neutrons

_lents;

nous

appelle-rons _{par la suite} un tel

_dispositif

« source de neutrons lents » et les neutrons

_qui

en sortent « neutrons lents o.

Nous exposons ici

quelques

expériences

faites avec

de telles sources en vue d’éclaircir le mécanisme du

ralentissement et de la

_capture

des neutrons. Il semble utile de résumer en même

_temps

les travaux _{faits par}

d’autres auteurs sur le même

_sujet,

mais nous

passe-rons

_rapidement

là-dessus afin d’éviter dans la mesure

du

_possible

la

_répétition

des

_questions

discutées dans le

_grand

résumé de Amaldi et

_{Fermi (3).}

Nous allons examiner d’une

_part

les neutrons

_qui

sont en

_{équilibre thermique}

avec la

_paraffine

ralentis-sante ;

leur

_absorption

_{par les}

_protons,

l’effet de la

température

et la loi de leur

_absorption

_{par d’autres} noyaux, ainsi que la preuve

expérimentale

de la dif-fraction des ondes de de

_Broglie

associée à ces neutrons. D’autre

_part,

nous allons décrire

_quelques

expé-riences sur la

_capture

sélective des neutrons. Il sera

montré comment on

_peut

_{développer qualitativement}

une

_{spectroscopie}

des neutrons _{pour le domaine des}

énergies

compris

entre 1 V et

_quelques

centaines de

volts,

basée

_uniquement

sur le fait

_{qu’un neutron, qui}

n’est pas encore en

_équilibre

_thermique

avec la

paraf-fine,

perd

de son

_énergie

lors d’un choc contre un

proton.

Une

_hypothèse

due à Frisch et Placzek donne la

_possibilité

d’évaluer

_{quantitativement}

les

_énergies,

du moins celles de l’ordre d’une dizaine de volts.

_Enfin,

nous discuterons les

_expériences

_qui

donnent,

en

liaison avec la théorie de Bohr et avec celle de Breit et

Wigner,

des informations sur la forme et la

_largeur

des niveaux nucléaires.

Méthode

expérimentale. -

Comme source de

neutrons,

nous avons utilisé des

_{ampoules (longueur}

2 cm, diamètre

0,6

cm)

contenant du radon

(jusqu’à

1

_curie)

_mélangé

avec de la

poudre

fine de

_beryllium

_(*).

Les

_ampoules

_{étaient entourées par de la}

_paraffine.

La forme

_{géométrique}

du

_dispositif

variait suivant les

expériences.

L’intensité des neutrons était mesurée

avec un

_compteur

_{Geiger-Mûller,}

donnant le

_nombre.,

des

_{rayons p}

émis par les radio-éléments formés

_lors

« de la

_capture

des neutrons

_(détecteur

de

_neutrons).

_:

.

I

A. Neutrons

_{d’énergie thermique.}

t. Preuves d’existence. - Les neutrons

qui

trà

versent la

_paraffine

subissent des chocs successifs

contre des

_protons

_qui

ont _{pour effet d’abaisser teur}

énergie cinétique jusqu’à

ce

_qu’ils

soient en

_équilibre

thermique

avec les

protons

de la

_paraffine

_(**).

L’exis-tence de ces neutrons

_{d’énergie thermique}

a été

_prouvée

par trois méthodes :

Moon et Tillmann

₍₅₎

ont montré les

_{premiers qu’un}

refroidissement de la

_paraffine

ralentissante

_augmente

l’activation

_provoquée

_par une source de neutrons lents dans une cible

_d’argent

ou de rhodium.

_(Effet

de

tempé-rature.)

Fermi et ses

collaborateurs,

ainsi que Frisch et Sôrensen

_(~),

ont ensuite montré

qu’au

moins une

_partie

des neutrons

_peuvent

être entraînés

_{mécaniquement}

par les substances

hydrogénées.

Ces

_expériences

ont montré que les neutrons ont dans ces substances une

vitesse de diffusion

_comparable

aux vitesses

_mécaniques

utilisées

_(.~~).

La vitesse absolue des neutrons

_thermiques

et leur distribution

_d’énergie

_{ont été mesurées par}

_Dunning

etd’autres C),

avec une méthode semblable à celle utilisée

par Fizeau pour déterminer la vitesse de la lumière,

(utilisation

de deux roues dentées en

_cadmium).

D’après

ces auteurs, une

_partie

des neutrons diffu-sant dans la

_paraffine

atteint des vitesses

_thermiques

avec une _{distribution à peu}

_près

maxwellienne. On

peut

de

_plus

déduire de ces

_expériences

_{que la}

propor-tion des neutrous ralentis

_{supra-thermique (c’est-à-dire}

de ceux

_qui

restent encore au-dessus des vitesses

ther-miques)

est en

_général

sensiblement

_plus

_{faible que} celle des neutrons

_thermiques.

Ces faits

_permettent

déjà

de se faire une idée sur le

spectre

global

des neu-trons

_qui

traversent la

_{paraffine :}

on doit obtenir un

(*) Nous remercions L. Goldstein _qui nous a _préparé souvent les sources.

(*") Il est évident que le mécanisme du ralentissement doit changer, quand l’énergie des neutrons devient inférieure à

l’énergie de liaison chimique des protons dans la substance

hydrogénée. A _partir de ce moment le ralentissement ne _peut se produire que par excitation de rotation et oscillation des

pro-tons dans les molécules de la substance _{hydrogénée.} Il nous a

sernblé observer des différences dans le

ralentissement

des

neu-trons par différents liquides, paraissant indiquer

que

ce ralen-tissement par chocs inélastiques se produit avec différentes seclions efficaces, selon la sorte de molécule dans _laquelle le

proton est lié (1). Cette question sera reprise, puisque le résultat

ne nous semble pas tout à fait sûr.

(¥H) Xous avons fait une _{expérience analogue :} Entrainement de neutrons par un courant d’eau rapide.

spectre

dont

_l’aspect

est

qualitativement

conforme à la

figure 1.

’

Fig. 1.

La limite

_supérieure

de ce

_spectre

est encore assez

élevée pour les neutrons

_ayant

_déjà

traversé

_quelques

centimètres de

_{paraffine ;}

_{les résultats obtenus par} M. Walen au Laboratoire Curie montrent

_qu’il

_reste,

après

une diffusion à travers 15 cm de

_paraffine

encore

plus

de 50 pour ~100 des neutrons

ayant

une

_énergie

supérieure

à 2 KVe.

Pour obtenir des informations sur la

_qualité

des

neu-trons

_appartenant

aux différents domaines du

_spectre

d’une source de neutrons

lents,

il nous faut avoir des méthodes pour les

distinguer

et les isoler. Le

_premier

groupe

qui

peut

être isolé est celui des neutrons

ther-miques.

Le cadmium est un filtre très commode pour ces faibles

_énergies

_{ainsi que} nous allons le montrer

grâce

à l’effet de

_{température.}

L’isolement à l’aide du sélecteur de vitesse

_employé

_par

_Dunning

et d’autres auteurs ne

_{fournit pas encore}

des intensités assez

_grandes

pour faire toutes les

expériences

qui

seront discutées ici. Il y ad’ailleurs des

expériences

qu’on ne peut

réussir

_qu’à

l’aide

d’un

_filtre,

dont le volume est

_pratiquement

nul. 2.

L’effet

de

_{température. -}

En refroidissant ou

en réchauffant la

_paraffine

ralentissante,

on a _la

pos-sibilité de

changer

la distribution de

_l’énergie

des neu-trons

_thermiques.

On

_{peut ainsi,}

_{pour le domaine des}

neutrons

_thermiques,

voir comment la section efficace des noyaux pour la

capture

des neutrons varie avec la vitesse.

Après quelques expériences négatives

de divers

auteurs,

Moon et Tillman

₍₅₎

ont réussi à trouver une

relation entre l’activation de

_Ag

et de Rh et la

tempé-rature de la

_paraffine

ralentissante. Le même effet a

été trouvé

_plus

_{tard pour}

_plusieurs

autres éléments. Il existe

_{aujourd’hui}

un

_grand

nombre de résultats

expé-rimentaux et on _{n’a pas} encore réussi à trouver une

théorie

_qui

les

_explique

tous. Nous allons discuter

quelques points qui

doivent intervenir dans une

expli-cation.

Dès le début de leurs travaux sur la

_capture

des

neu-trons

_lents,

Fermi et ses collaborateurs

₍₂₎

ont

_supposé

que la

probabilité

de

_capture

est _inversement

Si cette loi est

exacte,

le passage de la

paraffine

ralen-tissante de la

température

Ti

à la

_température

112

doit faire varier l’activation dans le

_{rapport B/ Ti/ T2,}

car

d’une

part

la vitesse des neutrons

_thermiques

est

pro-portionnelle

d’autre

_part

seuls les neutrons

thermiques comptent,

les neutrons

_d’énergie

suprather-mique

étant à la fois peu nombreux et _{peu efficaces}

con-formément à la loi

_(1).

Il est _{donc étonnant que Moon} et Tillman ne

trou-vaient

_qu’une

_augmentation

_{de 30 pour t 00 de} l’activa-tion d’une cible en

_argent

_par une source de neutrons

lents

_lorsque

la

_paraffine

est refroidie

_depuis

la

tempé-rature ordinaire

_jusqu’à

90°K. Ces auteurs ont trouvé que cette

augmentation dépend beaucoup

des condi-tions

_{géométriques}

_{choisies pour l’activation mais} l’effet ne monte

_jamais

_{au-dessus de 40 pour 100 alors}

que l’effet

théorique

est de 78 pour 100. Westcott et Niewodniczanski

_(g)

ont

_proposé

de mesurer non

_plus

l’augmentation

de

_{l’activité,}

mais

_{l’augmentation}

du coefficient

_{d’absorption}

d’une cible mince pour les

neu-trons lents. Ils ont ainsi obtenu des valeurs un _peu

_plus

élevées,

qui

sont encore bien en dessous de la valeur

théorique.

Nous avons cherché à

_expliquer

cette différence de la manière suivante : La loi T = a.

_.1jv

est bien valable pour les neutrons

thermiques

mais la

_{participation}

des neutrons

_{supra-thermiques}

_{à l’activation des noyaux} a

lieu dans une

_proportion

_supérieure

à celle à

_laquelle

on devait s’attendre

_d’après

les considérations

qualita-tives discutées ci-dessus. L’activation par ces neutrons

plus rapides

n’est _{évidemment pas} influencée _{par la}

température

de la

_paraffine

ralentissante et

l’augmen-tation due au

_{refroidissement,}

_qui

est exactement

_égale

à

V Til T2

pour les neutrons

thermiques,

semble

_plus

petite

puisqu’elle

est

_rapportée

à l’activité totale.

Pour vérifier cette

_conclusion,

nous avons cherché

un filtre

_permettant

de

_séparer

les neutrons

ther-miques

des neutrons

_{plus énergiques.}

3. Utilisation du cadmium comme filtre.

-Nous avons

_essayé

de

_séparer

les deux _{radiations par}

un filtre en Cadmium

_(~).

La courbe

_{d’absorption}

de Cd pour les neutrons lents

comptés

au _{moyen u’un}

détec-teur de

_Ag

montre une forte

_absorption

_{pour les couches}

très

minces,

mais une

_absorption

_presque

_négligeable

pour la radiation

qui

a traversé

0,3

g/cm2.

L’allure de cette courbe conduit _{à penser que Cd}

_possède

une

limite

_{d’absorption}

_{quelque part}

dans le

_spectre

des neutrons

_qui

sont

_capturés

_par

_Ag.

Nous avons trouvé

une indication de la

_position

de cette limite

d’absorp-tion par

l’expérience

suivante.

Les neutrons d’une source de neutrons

_lents,

avant

d’arriver

sur un détecter de

_Ag,

traversent une

couche de

_paraffine

qui

se trouve à l’intérieur d’un

vase de Dewar et

_{qui peut}

être refroidie

_jusqu’à

la

température

de

_{l’oxygène liquide.}

Avec cet

arran-gement,

l’intensité de la radioactivité artificielle du détecteur

_Ag

est

_augmentée

de _{30 pour 100}

_lorsque

la

paraffine

est refroidie. En

_interposant

1 mm de Cd

entre le détecteur et la

_paraffine,

on trouve que l’acti-vité due aux neutrons _{ainsi filtrés n’est pas influencée}

par la

température

de la

_paraffine.

Ces

_neutrons,

inab-sorbables dans Cd doivent ainsi avoir une

_énergie

_plus

grande

que

l’énergie

k 11 de

_{l’agitation}

thermique.

Il

faut donc attribuer

_{l’augmentation}

de l’activité obtenue par refroidissement, à la radiation absorbée par

Cd,

puisque

c’est seulement l’intensité de cette radiation

qui

dépend

de la

_{température.}

Pour un refroidis-sement

_jusGu’à

_90°K,

l’activité due à cette radiation

augmente

de 70 pour 100. Cette valeur est

_égale,

dans les limites d’erreurs

_{expérimentales,}

à la valeur de la diminution de l’inverse de la vitesse

_thermique

des

neutrons

_{par le}

refroidissement.

Nous avons concU de cette

_expérience

que le

rayon-nement absorbable dans Cd et _{détecté par}

_Ag

se

com-pose de neutrons

qui

ont une

_énergie

de l’ordre de

l’agitation thermique

et _{que la section efficace de}

_Ag

varie en raison inverse de la vitesse des neutrons

d’énergie

thermique.

Rasetti et d’autres

_(1°)

ont confirmé

_plus

tard ce

résul-tata’une

_{manière plus directe. Si}

nous

_parlons

_{par la suite}

des neutrons

_{d’énergie thermique,}

il

_{s’agit toujours}

de neutrons absorbables dans Cd et _{décelés par la}

radio-activité

_qu’ils

_provoquent,

le détecteur étant

_toujours

de

_Ag

à moins d’indication contraire.

4.

_Absorption

des neutrons

_d’énergie

ther-mique

par la

paraffine.

- En entourant _{une source}

de neutrons

_rapides

_{par des}

_sphères

de

_paraffine

de différents rayons et en mesurant le courant total des neutrons

_{d’énergie thermique qui}

sortent de sa

_surfacer

on _{trouve que l’intensité}

_augmente

_rapidement

avec le

rayon et atteint un maximum pour un _{rayon de 10} cm.

Après

ce

_,maximum,

l’intensité décroît lentement. L’allure de cette courbe a été discutée en _{détail par}

Bjerge

et Westcott

_(1’)

et

_s’explique

_par

_{la superposition}

de deux

_effets,

_production

successive de neutrons lents à

_partir

des neutrons

_{plus rapides}

et

_absorption

des neutrons lents. Par la mesure du

_rayonnement

_qui

accompagne le passage des neutrons à travers la

paraf-fine,

Lea

_{(12) et}

_{Fleis chmanr (13) ont}

montré que les

neu-trons _{lents sont absorbés par les}

_protons

en

_produisant

des deutons. Le maximum de la courbe

_correspond

à

l’équilibre

de ces deux effets : il y a autant de neutrons absorbés que de neutrons lents

produits.

La courbe décroit ensuite avec une

_{pente qui correspond}

à la

for-mation de neutrons lents à

_partir

des neutrons

_plus

rapides.

Le

_dispositif

de la

_{figure 2}

nous a servi à mesurer le

chemin que les neutrons

d’énergie

thermique

par-courent en _{moyenne dans la}

_paraffine

avant d’être absorbés

_C).

S est une source de neutrons

_lents,

P 1 àP 7 des

_plaques

de

_paraffine.

Cd est un filtre en cadmium pour absorber les neutrons

_d’énergie

_thermique

et Ind. un détecteur de

_Ag.

Les conditions

géomé-triques

sont _{choisies de telle manière que les}

_plaques

Bjerge

et

_Westcott,

où le nombre de neutrons

_d’énergie

thermique

est

_pratiquement

invariable. La

largeur

des

plaques

est assez

_grande

_pour

_qu’on

_puisse

_négliger

les

neutrons

_{qui disparaissent}

_{par diffusion par les côtés.} Si nous

_plaçons

le filtre de Cd directement avant le détecteur de

_Ag,

ce dernier n’est

_plus

_{atteint par les}

neutrons

_d’énergie

_thermique,

et on observe une forte

diminution de la radioactivité artificielle du détecteur.

Fig. 2.

Cette diminution

_permet

de mesurer la

_quantité

totale des neutrons

_{d’énergie thermique qui quittent}

le

_{disposi tif}

_{par la surface P’7. Si} nous

_plaçons

main-tenant Cd entre P6 et

P 7,

l’activation de Ind. va

augmenter,

les neutrons

_d’énergie

_{thermique qui}

sont

produits

dans la

_plaque

P 7 et

_qui

sortent vers Ind.

n’étant

_plus

absorbés.

_{L’augmentation}

de l’activa-tion de Ind.

_indique

donc directement

_quelle

est la fraction du nombre total de neutrons

_thermiques

sortant sans filtre de la surface P 7

_qui

est

_produite

_par ralentissement de neutrons

_{plus rapides}

dans la

_plaque

P 7 même. En

_plaçant

P6 et

_P3,

P5 et

_P4,

_etc.,

on

peut

déterminer

_quelle

fraction du courant total des neutrons

_{d’énergie thermique}

sortant de la surface P7 est

_produite

dans chacune des

_plaques.

On trouve que

la moitié du courant total est formée dans les derniers

2,5

cm de

_{paraffine. Puisque}

_{pour cette couche le} nombre de neutrons

_thermiques

est

_pratiquement

inva-riable,

on

_peut

dire

_qu’il

_y a autant de neutrons

d’énergie

thermique

absorbé que de neutrons nombres

_thermiques

_{formés. Nous pouvons donc}

con-clure

_qu’un

neutron

_d’énergie

_thermique

est absorbé

avec une

_probabilité

_{de 50 pour 100}

_après

une diffusion à travers

2,5

cm de

_paraffine.

Nous n’avons pas pour-suivi cette

_{expérience, puisque}

Amaldi et

_Fermi,

_qui

l’ont fait

_{indépendamment}

de nous, ont fait des mesures

complémentaires.

Pour les

_questions

discutées

_plus

loin le résultat ci-dessus est suffisant.

De tout ce

_{qui précède,}

retenons les faits suivants

sur les neutrons

_d’énergie

_thermique.

Une source de

neutrons lents contient dans son

_spectre

des neutrons

qui

sont en

_{équilibre thermique}

avec la

_paraffine

ralen-tissante. Les neutrons

_d’énergie

_thermique,

dont la

proportion

est considérablement

_plus

_grande

_{que celle} des neutrons

_plus

_rapides,

sont _{fortement absorbés par}

le cadmium. La section efficace de

_Ag

de Rh et de 1 pour les neutrons

_{d’énergie thermique}

est inversement

proportionnelle

à leur vitesse. Les neutrons

_thermiques

sont absorbés à moitié

_après

une diffusion à travers

2,5

cm de

_paraffine.

De

_plus,

nous avons reconnu _que

_Ag

_peut

aussi

cap-turer des neutrons _{inabsorbables dans Cd et que} ces neutrons doivent avoir une

_énergie

_supérieure

à

l’éner-gie

thermique.

Nous discutons maintenant les

phéno-mènes

_qui

sont

_produits

_par ces neutrons.

B. Neutrons de

résonance.

1.

_Absorption

sélective. - Plusieurs auteurs

₍₁₄₎

ont trouvé que les coefficients

d’absorption

d’un élément pour un faisceau de neutrons lents

_dépendent

du dé-tecteur avec

_lequel

les neutrons sont décelés. On trouve

toujours

la

_{plus grande absorption lorsqu’on}

a le même élément comme absorbant et comme détecteur.

Amaldi et Fermi

₍₁₅₎

d’une

_part,

et Szilard

₍₁₆₎

d’autre

_part,

ont _{trouvé que} cette sélectivité s’accentue

lorsqu’on

filtre les neutrons

_parle

cadmium. Par contre,

pour les neutrons absorbables dans

_Cd,

le coefficient

d’absorption

se montre

_indépendant

du détecteur

employé.

Tous les éléments

_qui

_capturent

des neu-trons

sélectivement,

capturent

également

des neutrons

d’énergie thermique

et _{il semble que la section}

effi-cace _{pour cette}

_capture

est

_{proportionnelle}

à l’inverse

de la vitesse des neutrons. Mais la section efficace pour la

capture

sélective est

_toujours

la

_plus

_grande.

Nous avons

_supposé

_que ces effets sélectifs sont dus à

_{l’absorption}

sélective de neutrons de différentes vitesses par les différents éléments

(17).

Nous

décri-vons dans la suite des

_{expériences qui}

_justifient

cette’

hypothèse.

Nous

_appelons

les neutrons absorbés sélec-tivement par un éiément « neutrons de résonance » de cet élément « ni- » et nous les

_{désignerons d’après}

le radioélément formé par la

capture.

Par

_exemple,

le

symbole nr

(Ag 22")

veut dire « neutrons absorbés sélectivement lors de la formation du

_radioargent

de

période

~~?" ».

2. Diffusion des neutrons de résonance à tra-vers la

_paraffine.

- nouas avons vu

_qu’une

_première

indication sur la vitesse des neutrons a été _{obtenue par}

la méthode du filtre de Cd.

_Ag

_capture

sélectivement des neutrons _{filtrés par}

_{Cd, qui}

ont une

_{énergie plus}

grande

que kT. L’étude de la diffusion de ces neutrons à travers la

_paraffine

conduit à un résultat

concor-dant.

Dans le

_paragraphe

A4,

nous avons décrit une mé-thode pour mesurer la

_production

et

_{l’absorption}

des

neutrons

_{d’énergie thermique.}

En même

_temps

Amaldi

et

_{Fermi (’8)}

ont

_appliqué

cette méthode à l’étude des

neutrons nr

_(Ag

Nous décrivons cette

_expérience

que nous avons

_reprise

avec notre

_dispositif

de la

figure

2. Dans ce _cas, le filtre deCd reste fixe devant le

détecteur,

de sorte que le détecteur n’est activé que par les neutrons de résonance. On mesure

_{l’absorption}

d’une cible de

_Ag

_{(0,6 g/em2)}

dans les différentes

posi-tions entre le détecteur et P 2 et on obtient ainsi la

33

déjà

pourune

couche de

3 mm

_(fig.

₃₎

_{interposée entre A}

et Ind. Cette

_épaisseur

est donc huit fois

_plus

faible que celle

qui correspond

aux neutrons

_d’énergie

ther-mique.

Le même résultat est obtenu avec un détecteur en iode et un absorbant en iode

_{(3 g,/cin2).}

La moitié des neutrons

_qui

sortent d’une source de neutrons lents

sont donc

_produits

dans une couche

_{superficielle}

de 3 mrn

_{d’épaisseur ;}

le même nombre y

_disparaît,

la

divergence

étant dans ce

_{dispositif pratiquement}

nulle. Il n’est pas

possible

de supposer une si

_grande

absor-babilité,

car dans ce cas les neutrons seraient

_déjà

absorbés dans la

_paraffine

avant d’être ralentis

_jusqu’à

l’énergie thermique.

Nous attribuons ce résultat au _{fait que les} nr

ont une

_{énergie supérieure}

à

_kT;

ils

_peuvent

donc

encore être ralentis en traversant la

_paraffine.

Ilne

plaque

de

_{Ag placée}

sur le

_trajet

du

rayonnement

d’une source de neutrons lents

_produit

une lacune

dans le

_spectre.

Avec un détecteur de

_{Ag, qui}

est

juste-ment sensible dans ce domaine du

_spectre,

on

enre-gistre

donc une forte

_{absorption. L’interposition}

d’une couche de

_paraffine

entre la

_plaque

et le détecteur fait que les neutrons sont encore ralentis avant d’arriver

sur Ind. Si cette couche est suffisante pour

qu’en

moyenne

chaque

neutron _{y subisse} un choc contre.un

proton, chaque

neutron

_possèdera

en arrivant à Ind.

une

_{énergie plus}

_petite

_{que celle}

_{qu’il possédait}

lors

Fig. 3. -

Epaisseur de la couche de _paraffine entre A et

_Cd;

1, absorbant _Ag, indicateur _{Ag (22 sec).} 2, absorbant _I, indicateur I.

de son _passage à travers l’absorbant. En _{moyenne, il y} aura

_perdu

la moitié de son

_énergie.

Cc processus est

indiqué

dans la

_figure

4.

Fig. 4.

On

_comprend

que,

puisque

les neutrons voisins de la lacune sont

_ralentis,

la lacune aussi va être

dépla-cée vers des

_{énergies plus petites.}

On

_peut

ainsi dire quc la lacune est ralentie. Et si la

largeur

de la bande

d’absorption

de

_Ag

est

_{plus petite}

_{que la moitié de} son

_énergie

_{moyenne, la lacune} sera

_déptacée

vers une

_{région d’énergie,}

_pour

_laquelle

le détecteur n’est

plus

sensible. Les ni-

_(Ag

_~~’~)

seront

_pratiquement

régénérés

et

_{l’absorption}

_{par la}

_plaque

ne sera

_plus

observée. Cette

_description

est t assez

_schématique

et

ne _{tient pas}

_compte

de la distorsion de la lacune due

aux fluctuations du

_{ralentissement,}

mais elle semble

représenter

le

_principe

du

_phénomène

_observé,

_puisque

nous avons _{pu démontrer le}

_déplacement

de la lacune.

Cette

_expérience

nous a en même

_temps

_permis

de

déterminer

_{qualitativement}

la

_position

relative des ni>

de

_quelques

éléments dans le

_spectre

_{énergétique}

des neutrons.

Discutons l’effet

_auquel

on

_peut

_{s’attendre,}

si on

répète

l’expérience

en

_employant

un absorbant

consti-tué par un autre _{élément que l’indicateur. On}

_peut

choisir deux éléments dont les n1’ 11’ollt _{pas la même}

énergie.

C’est par

exemple

le cas pour

Ag

?2" et

_{1 2~’ ;}

chacun _{n’absorbe que très peu la radiation de}

réso-nance de l’autre. On ne _{sait pas à l’avance} les- >

quels

des ur

_(Ag)

ou des nr

_(I)

ont la

_{plus grande}

énergie.

Mais si

_{l’hypothèse}

du ralentissement de la lacune est

correcte,

on doit s’attendre à des résultats

34

A.

_Energie

nr

_{(absorbant)énergie}

iii-

_{(détecteur).}

B.

_Energie

_{(absorbantȎnergie}

nr

_{(détecteur).}

Quand

l’absorbant est

_placé

directement devant le

détectent

on observe dans les deux cas une faible

absorption

due à la

_{superposition partielle}

des deux bandes

_{d’absorption.}

Mais

_{lorsqu’on place}

l’absorbant

entre les

_plaques

de

_paraffine,

la

transposition

de la lacune doit diminuer cette

_{superposition}

dans le cas A. On observera donc que

l’absorption

diminue dès

_qu’il

y a de la

_paraffine

entre la

_plaque

et Ind. Par contre,

dans le cas

B,

la

_{superposition}

sera

_augmentée

_{par le}

déplacemeut

de la

lacune,

puisque

celle-ci va atteindre lors de son ralentissement la

_région

des nr du

dé-tecteur.

_{L’absorption}

_augmentera

donc avec le nombre des

_plaques

de

_paraffine

entre A et

_Ind.,

_jusqu’à

ce

_qu’une

valeur maxima

_{(superposition maxima)}

soit atteinte.

Fig. 5. - Epaisseur de la couche de paraffine entre A et Cd.

3, absorbant Ag, indicateur I.

4, absorbant I, indicateur _{Ag (22 sec).}

Les courbes 3 et 4 de la

_{figure 5}

montrent les résul-tats

_{expérimentaux}

obtenus avec un absorbant d’iode

(0,6 g/cm2)

et un détecteur en

_argent.

La courbe 3

(absor-bant

_Ag,

_détecteurI)

a le même _{caractère que les courbes}

1 et 2 de la

_figure

3,

tandis que la courbe 4

(absorbant

l,

détecteur Ag)

montre un maximum

_{d’absorption.}

On

_peut

donc en déduire que les nr

_(I)

ont une

_{plus grande énergie}

que les nr

_{(Ag ~2"),}

_puisque

les nr

_(I)

_peuvent

se

trans-former par nn ralentissement en tir

(Ag22").

En même

temps

cette

_expérience

confirme notre

_hypothèse

que les neutrons _{absorbés sélectivement par les différents}

éléments se

_distinguent

_{par leur}

_énergie.

3.

_Energie

relative des nr. - Dans le

paragraphe

précédent,

nous avons trouvé une relation entre les

énergies

des lU. de deux éléments. Cette relation

per-met de déterminer la

_position

relative des bandes

d’absorption

de

_quelques

autres _{éléments par}

compa-raison des

_absorptions.

L’iode absorbe les ïtr

_(Ag22")

plus

fortement que les nr

_{(Rh 45")}

et Rh absorbe les

ur

_{(Ag 22")}

_plus

_{fortement que les} nr

_(1).

On

_peut

donc

en _{conclure que les} nr

_(Ag

_22")

se trouvent dans le

spectre

d’énergie

entre les nr

_(I)

et

_{n~° (R1 ~~")}

et

puisque

nous savons

_déjà

_que nr

_(I)

_> iii-

(Ag 2Z-’1),

on

arrive à nr

_~t)

_>

nr

_{(Ag ~2’ ) )}

nr

_(Rh45’1).

Par une

déduction

_analogue,

on trouve nr

_(Br)

_plus

_énergiques

que

(In)

et iir

(Ir)

du méme ordne que nr

_(R

h

et toutes ces

_énergies

sont

_{plus grandes}

_{que kT.}

_On)

obtient ainsi une échelle

_indiquant

la

_position

relative, de ces neutrons de résonance dans le

_spectre

d’une

source de neutrons lents :

Ces relations ne donnent encore _{pas les}

_énergies

absolues, mais

_{elles permettent}

_déjà

_par

_exemple

de déterminer

_{qualitativement}

la relation entre la section efficace pour

l’absorption

et _{pour la diffusion des} neu-trons et leur vitesse. Pontecorvo

_{et Wick (?")}

ont laituiie série

_{d’expériences qui}

ont _{montré que pour certains}

noyaux la section efficace de diffusion ne _{varie pas}

dans cette

_partie

du

_spectre.

Nous avons anssi trouvé que, en

_général,

la section efficace d’un noyau pour la

capture

des neutrons

_{d’énergie thermique}

est d’autant

plus

grande

que l’énergie de ses nr est

_plus

_petite.

D’autre

_part,

ces relations nous ont

_permis

de vérifier

qualitativement

une

_proposition

de Frisch et Placzek pour la détermination absolue de ces

_énergies.

4. Section efficace du bore et

_énergie

absolue

des nr. - Frisch et Placzek

(21) admettent que la section

efficace de _pour

_{l’absorption}

des neutrons est

inversement

_{proportionnelle}

à leur vitesse dans un

domaine

beaucoup

plus grand

que celui des neutrons

thermiques.

Nous verrons

_plus

tard les raisons

théoriques qui

mènent à cette

_hypothèse.

Ils

_proposent

de se servir de cette _{loi pour déterminer les}

_énergies

des nr en

_employant

_{la section efficace du bore pour}

les neutrons

_{d’énergie thermique}

comme étalon.

La relation

₍₂₎

du

_paragraphe

_précédent

nous fournit

une

_possibilité

de vérifier

_{qualitativement}

cette loi. Nous avons mesuré _{la section efficace du bore pour}

l’absorption

des différents neutrons de

résonance,

en

employant

les différents éléments de l’échelle

_{(2 )}

comme

détecteurs

_(22).

Pour _{cette mesure,} le

_rayonnement

de la source est _{filtré par Cd.}

_{L’absorption}

des neutrons

d’énergie thermique

est _{obtenue par la} différence des

mesures avec et sans filtre de

_Cd,

avec un détecteur de

_Ag.

Les résultats

_figurent

dans le tableau. Nous

n’indiquons

pas la section efficace mais le coefficient

massique

d’absorption,

qui

est

_{proportionnel}

à UB’

Dans notre

_arrangement

de mesure une correction des valeurs pour l’incidence normale du

rayonnement

est

négligeable.

35

On voit que dans tout ce domaine entre

_n(kT)

et

la section efficace du bore diminue sans

discon-tinuité

_quand

_l’énergie

des neutrons

_augmente.

La

validité de la loi en

_1/v

semble donc très

_probable

dans ce domaine, En

l’acceptant

comme

_vraie,

on trouve

le$

énergies indiquées

dans _{la dernière colonne pour les}

neutrons de résonance si on utilise la section efficace

pour les comme étalon.

Remarquons

que la section efficace de Li devrait

également

suivre la loi en

llv,

mais la vérification est

dans ce cas

_incertaine,

_puisqu’il

est difficile de

déter-miner

le vrai coefficient

_{d’absorption.}

La section efficace de Li est

_{plus petite}

et _{devient pour les}

_énergies

_plus

grandes

de l’ordre de la section efficace de diffusion.

5,

Comparaison

des résultats

expérimentaux

avec la théorie de Bohr et de Breit et

_Wigner.

-Il est étonnant de voir intervenir dans un _processus

nucléaire,

qui

est la

_capture

sélective des

_neutrons,

des

_énergies

de

_quelques

volts seulement. Nous

discu-tons dans ce

_chapitre

comment la théorie de Bohr

_(2")

et de Breit et

_Wigner

_{(11) explique}

ce fait,

Un noyau

capturant

un neutron donne le nouveau

noyau -

_’4,

et celui-ci

_peut

être excité à des niveaux

d’énergie

discrets,

un niveau étant la solnme des

énergies

propres des constituants du noyau. Lors de la

_capture,

le

noyau ’m + ;A

est d’abord

_formé,

dans un

état d’excitation très

élevé,

car le neutron subit un

défaut de masse de l’ordre de 5 à 10 millions de volts est cette

énergie

est libérée sous forme d’un _{rayon ,~.}

Fig.6.

D’après

Bohr,

les niveaux du noyau sont d’autant

plus

rapprochés

que

l’énergie

d’excitation est

plus grande,

la

_possibilité

de combinaison des

_énergies

_{propres de} ses constituants étant alors

plus

grande.

Il résulte de la structure _{fine des rayons} a, que pour les noyaux lourds les niveaux

_d’énergie

ont des distances de l’ordre

de ’20000 V

_l’énergie

d’excitation étant dans ce cas de

l’ordre de 2 millions due volts. L’excitation lors de la

capture

d’un neutron étant

_{plus élevée,}

on doit

s’attendre à une

_{plus petite}

distance des

niveaux,

Bohr l’estime de 10 à 100 V. Il est _peu

_probable

_{que à m,}

défaut de masse du

neutron,

corresponde

exactement

énergie

d’excitation d’un niveau du noyau. Mais si

_{énergie cinétique}

du

neutron,

a une valeur

telle

_{que A m}

+

-= AE,

il y a résonance et le neutron est absorbé avec une

_{grande probabilité (fig. 6).}

Les distances entre les niveaux étant

_petites,

on

com-prend

alors les

_petites

_{énergies cinétiques,}

_pour

lesquelles

on observe

_{l’absorption}

sélective.

Puisque

les _{niveaux d’un noyau} ont une certaine

largeur,

l’énergie cinétique

du neutron pour une

capture

de résonance n’est

_également

définie

_qu’à

une

certaine

_{largeur près.}

Même un neutron

_d’énergie

thermique

pour

lequel

la somme du défaut de masse

dans le noyau et de

_l’énergie

_cinétique

est au-dessous de

_l’énergie

d’un

niveau, peut

donner la formation du noyau 111 +

~4

dans ce niveau

_{d’excitation,}

mais avec

une

_{probabilité plus petite. D’après}

la théorie de Breit

et

_Wigner

un _noyau

_capture

un neutron

_{d’énergie E}

avec la

_probabilité

étant la différence de

_l’énergie

du niveau et du défaut de masse du

neutron, a

la

_largeur

du niveau,

donné par la

probabilité

de _{l’émission d’un rayons y,}

~

la

largeur

correspondant

a l’émission d’un neutron.

Comme

_exemples,

nous avons calculé

Wpour

le cas sui-vant :

_{V, ~ 4}

_{(fig. 7).}

_{Expérimentale.}

Fig. 7.

ment,

on n’observe pas

14 probabilité d’absorption,

mais la section efficace,7. Celle-ci est

_{proportionnelle}

à et au

_temps

_{que met} un neutron pour traverser le domaine du noyau, donc

proportionnel

à l~ et inversement

pro-portionnel

à la vitesse du neutron. A cause _{des queues}

presque horizontales de la courbe

de Il,’,

on obtient

pour a

(courbe fig. 7)

une relation en dans le domaine des

_{énergies thermique,}

en accord avec

_{l’expérience.}

Malgré

la faible valeur de

_{Il’ pour}

les neutrons

d’éner-gie

thermiques,

la valeur de T est

_notable,

mais

_plus

deux domaines

_{d’énergie distinctes,}

_pour

_lesquels

la

section efficace de

_capture

est

_notable,

celui des

neu-trons

_{d’énergie thermique}

étant commun à tous les noyaux

qui possèdent

un niveau de résonance.

Si nous laissons dans la formule

_(a)

_{Eo constant,}

tout en laissant

_augmenter

a, le maximum de sélectivité

s’estompe

de

_plus

en

_plus

et finalement

_disparaît.

Le domaine pour

lequel (7

varie avec

_{1 /v}

devient

_plus

_large.

C’est la raison pour

laquelle l’hypothèse

de Frisch et

Placzek,

(relation

en

_llv),

est valable dans un

_grand

domaine

_d’énergie

_{pour la}

_capture

_{de neutrons par le} bore.

_{L’absorption}

_{des neutrons lents par le bore}

s’effectue suivant la réaction :

Le noyau intermédiaire

1 ~B

doit avoir une _{vie moyenne}

très courte : ses forces coulombiennes sont

relative-ment

_petites,

son excitation est très

_grande,

et cette

énergie

d’excitation ne

_peut

_pas se distribuer sur un

grand

nombre de

_particules

_{élémentaires,}

comme c’est

le cas _{pour les noyaux}

_plus

lourds. A la vie courte

correspond

une

_grande

_largeur

du niveau excité et

ainsi un grand domaine de validité de la relation ? = a 1/v.

Une

_{extrapolation}

des

_périodes

_{de corps émetteurs de} rayons a

_indique

_que

1~B

ne

_peut

_{pas avoir} une vie moyenne

supérieure

à 10-20 sec, cela

correspondrait

à

une

_largeur

de 10;) V.

Ces

_explications

montrent que l’existence des

neu-trons de résonance conduit à une _{méthode idéale pour}

la détermination de la

_forme,

de la

_largeur

et des distances des niveaux d’excitation d’un noyau par la

mesure de la

forme,

de la

_largeur

et des distances des bandes

_{d’absorption}

des neutrons de résonance. Dans

ces mesures entre seulement

_{l’énergie cinétique}

du neutron et on obtient pour les niveaux dont

_l’énergie

d’excitation est de l’ordre de 10’ V une exactitude de

quelques

volts à

_quelques

dizaines de volts. Nous décrivons dans les

_chapitres

suivants

_quelques

expé-riences utilisant cette méthode.

6.

_Largeur

des niveaux de résonance. - Le fait que les bandes

d’absorption

des neutrons de

réso-nance des différents éléments ne se

_superposent

dans

quelques

cas _{que très peu,}

_permet

_déjà

de dire

_qu’ils

ont une

_largeur

relativement

_petite.

Par

_exemple,

pour

nr(Rh45")

et

_nr(Ag22")

la

_{superposition}

est faible et la distance de leur

_énergie

_{moyenne n’est}

_{que 2 V,}

leur

largeur

doit donc être encore

_plus

_petite.

Pour nous avons déterminé une valeur maximum

de la

_largeur

avec un

_dispositif

_simple

dont le

_principe

est

de mesurer la fraction des neutrons

_qui

au cours

de leur ralentissement ont

_l’énergie

_{correspondant}

à la bande

_(22).

En moyenne, un neutron

_perd

lors d’un choc

contre un

_proton

la moitié de son

_{énergie ;}

au cours de

son

_{ralentissement,}

son

_{énergie prend}

donc une série

décroissante de valeurs discontinues

_séparées

_{par de}

grands

domaines

_{d’énergie.}

Si dans une bande le

maxi-mum

_d’énergie

est le double du

minimum,

tous les neu-trons au cours de leur ralentissement

_passeront

_par une

valeur

_qui

se trouve dans cette

_{bande ;}

au

_contraire,

les bandes

_plus

étroites seront sautées par

quelques-uns des neutrons. La fraction des neutrons

_qui

sautent le domaine

_d’énergie

d’une bande est donc une mesure

pour la

largeur

de cette bande. Cette fraction

_peut

être déterminée pour la bande

d’absorption

de

_Ag

avec le

dispositif

suivant : -.

Une source de neutrons

_{(Rn + Be)}

est

_placée

dans un

bécher

_qui

contient, soit une solution de

HNÛ3,

soit

une solution

_d’AgN03

en concentration

_{équivalente.}

Les neutrons de la source sont _{ralentis par des chocs} contre les

_protons,

sortent du bécher

_et,

avant _de

par-venir

_jusqu’au

détecteur de

_Ag

ou de

Rh,

sont filtrés par Cd. Si un neutron tombe au cours de son

ralentis-sement sur

_l’énergie

de la bande «

_{Ag »,}

il est absorbé

avec une

_{grande probabilité}

_par un _noyau

_Ag

avant de

quitter

ce domaine

_d’énergie

_par un choc ultérieur.

Cette

_probabilité

se détermine en

_comparant

l’activa-tion du détecteur de

_Ag

avec ou sans la

_présence

d’ions

_Ag+

dans le bécher. Notre

_expérience

a donné le

_rapport

activation à travers

AgN03 -

=

_0,46.

S. _{1 un}

le

_rapport

activation à travers HNOI

== 0,46.

Si un activation a travers HN03

neutron est ralenti

_jusqu’au

domaine de la bande

_{« Ag »,}

il est donc absorbé dans la solution avec une

probabi-lité de 54 pour 100 avant de sortir de ce domaine

_(*).

Les neutrons

_{d’énergie plus petite}

devraient

_également

subir une diminution dans la solution de

A gN03,

_et,

si

l’énergie

de chacun de ces neutrons avait

_passé

anté-rieurement par une valeur

_comprise

dans la bande

«

Ag

_», la diminution pour ces neutrons serait

_égale

à celle des

_ur(Ag).

_Si,

au

_contraire,

la diminution est

plus petite,

on

_peut

conclure

_{qu’une partie}

seulement

de ces neutrons

_plus

lents ont

_passé

_{par le} domaine

des

_nr(Ag).

La

_comparaison

de l’activation de Rh sur

les deux solutions montre _{que leur diminution n’est}

que de 14 pour 100. Pour la fraction des neutrons

qui

sautent le

_domaine,

nous obtenons par

_comparaison

de ces

_absorptions

_{A Ag}

et

A Rh :

Il y a donc seulement un neutron sur

_quatre

_qui

devient une au cours de son ralentissement un

Un calcul

_approximatif

montre _{que la}

_largeur

maximum,

qui correspond

à

_{f = i l£}

est

_égale

à

1/8

de

l’énergie

de la bande. Celle-ci étant de 3 V nous

obte-nons _{pour la}

_largeur

de bande

_{Ag(22") :}

0,4

V. On

pourrait

penser que cette valeur

pourrait

être influencée dans cette méthode de _{détermination par} d’autres

niveaux de résonance que celui de 3

V,

mais leur section efficace est

_plus

_petite

et ainsi cette influence (*) Le _{parcours libre} des ni- _(Ag) est petit par rapport aux

37

peut

être

_négligée.

Le niveau de résonance du deuxième

isotope

de

_{Ag peut}

influencer la mesure dans le sens

qu’on

trouve une valeur maximum

_{trop grande.}

A la

largeur

de

_0,4

V

_correspond

une vie moyenne

de 10-15 sec _{pour l’état de}

_Ag22"

_{excité par}

_l’énergie

du défaut de masse du neutron.

Un calcul de la

_{largeur d’après}

la formule de Breit et

Wigner,

donne,

si l’on tien

_compte

des données

expé-rimentales sur la section efficace de

_l’argent

_{pour les}

et _{pour les} neutrons

_d’énergie

_{thermique :}

U,1~

à

0, 25 V,

en accord avec

_{l’expérience. (Dans}

la for-mule de Breit et

_Wigner,

oc

_représente

la moitié de la

largeur.)

7. Forme des niveaux de résonance. - Le

phé-nomène du renversement d’une raie

_spectrale

est bien

connu en

_optique.

Nous avons

_pensé

_{que le même}

phé-nomène devrait intervenir dans

_{l’absorption}

des neu-trons de résonance, en utilisant le même élément comme absorbant et comme _{détecteur. Dans les}

para-graphes précédents

nous avons vu en effet que les

niveaux de résonance devraient avoir la forme d’une raie avec une

_largeur

relativement

_petite

et avec de

longues

queues.

Dans

_{l’absorption}

normale d’un

_rayonnement

homo-gène,

les coefficients

_{d’absorption}

ne _{varient pas} avec

l’épaisseur

de l’absorbant. L’intensité du

_rayonnement

décroît

_{exponentiellement}

en fonction de

_{l’épaisseur,}

si l’incidence du

_rayonnement

est normale.

Dans le cas du renversement de la raie

d’absorption,

on devrait observer une décroissance d’intensité moins

rapide

que la courbe

exponentielle,

car le coefficient

d’absorption

doit diminuer en fonction de

_{l’épaisseur}

de l’absorbant : si le coefficient

_{d’absorption}

et la

sen-sibilité du détecteur ont un _{maximum pour la même}

énergie,

un absorbant mince absorbera fortement le milieu de la raie et faiblement les

_parties

latérales.

Après

le passage à travers une

_épaisseur

suffisamment

grande,

la

_partie

du milieu de la raie détectée a

com-plètement disparu

et la radiation

_pénétrante

contient seulement des

_parties

moins fortement détectées et absorbées.

On doit s’assurer

_qu’une

déviation ne

_provient

_pas

d’une

_{inhomogénéité}

du

_rayonnement

_enregistré

_{par le} détecteur. On

_peut

le vérifier en mesurant la 5ection

efficace _{du bore pour le}

_rayonnement

_{filtré par les}

diffé-rentes

_épaisseurs

de l’absorbant et décelé par un

détec-teur du même élément.

Dans le cas de

_Ag22",

Amaldi et Fermi

₍₃₎

ont trouvé que

l’absorption

des nr

_{(Ag 22")}

ne suit pas la courbe

exponentielle.

Ils en _{conclurent que les}

_nr(Ag22")

se

composent

de _{deux groupes}

_séparés,

car la section

effi-cace du bore est

_plus

_petite

_{pour le}

_rayonnement

filtré par

0,06

g/cm2 Ag

que pour le

rayonnement

non filtré. La radiation absorbée

_plus

_{fortement par}

_Ag

a donc

l’énergie

la

_{plus petite}

_{La section efficace du bore}

per-met de calculer les

énergies

correspondantes :

Amaldi

et Fermi trouvent 8 V et au V. Avec le modèle de

Bohr,

on

_comprend

facilement l’existence de

_plusieurs

bandes

d’absorption

de résonance par la

capture

de neutrons

sur des niveaux voisins. Cette

_expérience

_{montre que}

les _{niveaux d’excitation d’un noyau demi-lourd} sont

très

_rapprochés

_pour une

_énergie

d’excitation

corres-pondant

au défaut de masse du neutron. Dans le cas de

Ag(22"),

cette distance est d’environ 20 V.

Enmesurantl’absorption

desnr

_{(Rh4 5")parRh}

et des

îtî~ (125’)

par

l’iode,

nous avons trouvé de

_grands

écarts

avec la courbe

_{exponentielle}

a

_laquelle

on devait s’attendre

_puisque

notre

_{dispositif expérimental}

choisit les neutrons

_qui

traversent l’absorbant normalement. La section efficace _{du bore pour le}

_rayonnement,

filtré par

0,~

g/cln2

Rh et décelé par un détecteur de Rh ou

filtré par

2,5

g/cm2

1 et décelé _par un détecteur en

iode,

a été trouvée

_égale

à la section efficace du bore

pour le

rayonnement

non filtré. L’écart ne

_provient

donc pas d’une

inhomogénéité

du

_rayonnement,

une deuxième raie

_{d’absorption}

n’intervient _{pas du tout}

ou seulement dans une

_{proportion négligeable.}

Pour les absorbants de Rh on utilisait des cibles en

_platine

contenant 10 pour 100 de Rh

_{(l’absorption}

du

_platine

peut

être

_négligée).

Les absorbants en iode étaient

constitués par de l’iode pur.

Dans le

_{tableau, >}

est le coefficient d’absorbtion de la courbe

_{totale, p.’}

celui de

_chaque

cible

_partielle.

On

voit que

> et 1J.’

décroissent si on

_augmentent

_{l’épaisseur}

de l’absorbant. On est donc bien en

_présence

du

renver-sement d’une

_ligne

nucléaire. Pour déterminer la section efficace d’un niveau nucléaire il faut tenir

_compte

de ce

phénomène.

Il faut déterminer cette

_grandeur

avec des couches

_{d’absorption}

assez _{minces pour que le}

renver-sement soit

_{négligeable.}

Ainsi on obtient

_1,6

_{pour le}

coefficient

_{d’absorption}

_massique

de

et 17 _{pour le} coefficient

_{d’absorption massique}

pour les iir

_(Rh

_45").