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Diffusion elastique et inelastique de particules alpha de 23.8 MeV sur le Li6 et le Be9
Volume 8, number 5
DIFFUSION
PHYSICS
ELASTIQUE DE 23.8
LETTERS
1 March 1964
ET INELASTIQUE DE PARTICULES MeV SUR LE Li 6 ET LE Be 9
ALPHA
G. GREC-OIRE et P. C. M A C Q Centre de Physique Nucl$oire, Universit$ de Louv~in, Belgique
Requ le 31 janvier 1964
D a n s le c a d r e d ' u n e ~tude s y s t ~ m a t i q u e de l a r ~ a c t i o n (~ ,~ ') s u r l e s n o y a u x l ~ g e r s , nous a v o n s mesur~ les distributions angulaires de particules a l p h a d a n s l a d i f f u s i o n 61astique et i n ~ l a s t i q u e s u r 100m~ L i 6 et Be 9. LL 6 (o~ =,<') Li. 6 Le c y c l o t r o n de L o u v a i n n o u s f o u r n i t un f a i s c e a u a n a l y s ~ de p a r t i c u l e s a l p h a de 23.8 MeV. L a d i s E.~ : 23.8 MeV. p e r s i o n en ~ n e r g i e e s t m e i l l e u r e que 150 keV. ,~ ,I - - ~ (j" Rutherford Les particules alpha diffus~es par la cible sont i/ e--4--.e O : - 2.t0/, kleV. d ~ t e c t ~ e s p a r une j o n c t i o n au s i l i c i u m ~ b a r r i ~ r e d e s u r f a c e , a s s o c i ~ e fi une c h a i n e a m p l i f i c a t r i c e o - - - o - - - o O : 0 MeV. f a i b l e b r u i t de fond. C e l l e - c i e n v o i t l e s i n f o r m a t i o n s d a n s un m u l t i c a n a l R i d l ~ 400 canaux. L ' ~ t a l o n n a g e en ~ n e r g i e e s t effectual p a r b o m b a r d e m e n t d ' u n e c i b l e de M y l a r ; l e s p r o d u i t s d e s d i f f u s i o n s C12(~ , ~ ) C 12, C 1 2 ( ~ , ~ ' ) C I 2 . ( Q = - 4 . 4 3 10~b MeV) et O 1 6 ( ~ , ~)O 16 s o n t o b s e r v e s ~ 172 ° et c o m p a r e s aux p i c s a l p h a f o u r n i s p a r P o 210 et A m 241. La valeur absolue des sections efficaces est pre/ 0 : - 2.184 c i s e ~ e n v i r o n ± 15%. 1. Lithium 6. L e s s e u l e s m e s u r e s de d i f f u s i o n a l p h a s u r l e L i 6 s o n t d u e s ~i W a t t e r s 1) ~ 31.5 MeV e n t r e 32 ° et 62 ° c. m. L e s c i b l e s s o n t o b t e n u e s p a r l a m i n a g e s o u s h u i l e ; m a i s , a i n s i que n o u s l ' a v o n s c o n s t a t ~ d a n s une p r e m i e r e s d r i e de m e s u r e s , un t e l p r o c ~ d ~ i n t r o d u i t une t r ~ s i m p o r t a n t e c o n t a m i n a t i o n en c a r b o n e , l e s d i s t r i b u t i o n s a n g u l a i r e s en 1rob sont totalement fauss~es. Q:U N o u s a v o n s a l o r s c o n s t r u i t un d i s p o s i t i f qui nous p e r m e t ~ l a l o i s l ' ~ v a p o r a t i o n de l a c o u c h e de l i t h i u m s u r son s u p p o r t (Au de 400 ~ g / c m 2 e n v i r o n ) , et le t r a n s p o r t de l a c i b l e s o u s v i d e j u s q u ' a u l i e u de l ' e x p ~ r i e n c e . P e n d a n t l e s m e s u r e s , une f e u i l l e d ' a l u m i n i u m de 5 m i c r o n s d ' ~ p a i s s e u r e s t i n t e r i p o s s e s u r le t r a j e t du f a i s c e a u p o u r ~ v i t e r un d~pOt 20 ° /,0 o 60* IIO• 100° 120 e 140 ° e CNI p r o g r e s s i f de c a r b o n e . Fig. 1. Distribution des alpha de 23.8 MeV diffuses L e s d i s t r i b u t i o n s d e 25 ° ~i 120 ° c . m . de l a fig. 1 ~lastiq~ement et in~lastiquement (Q =-2.184 MeV) ont ~t~ o b t e n u e s a v e c une c i b l e de L i 6 (99O/o) d e 820 p a r Li U. u g / c m 2. L e s s p e c t r e s s e m b l e n t i n d i q u e r de f a c o n c e r t a i n e l ' e x i s t e n c e du n i v e a u ~ 4.54 M e V m i s r ~ c e m m e n t 2. B g r y l l i u m 9. L e s m e s u r e s c o n n u e s ~ c e j o u r en doute 2). Sa s e c t i o n e f f i c a c e ~ c e r t a i n s a n g l e s s o n t c e l l e s de R. G. S u m m e r s - G i l l s ~ 48 M e V de e s t c e p e n d a n t t r o p f a i b l e p o u r n o u s p e r m e t t r e le 10 ° ~ 100 o c . m . L e s m e s u r e s r a p p o r t ~ e s i c i ont r e l e v ~ d ' u n e d i s t r i b u t i o n a n g u l a i r e a v e c une s t a t i s ~t~ p r i s e s e n t r e 20 ° e t 175 ° c . m . Une p r e m i e r e tique suffisante. s ~ r i e a ~t~ f a i t e ~ l ' a i d e d ' u n e c i b l e de Be (170
\
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avec
/~g/cm 2) ~vapor~ s u r un s u p p o r t d ' o r de 400 t~g/cm 2. La r e p r o d u c t i b i l i t 4 des m e s u r e s et la n o r m a l i s a t i o n sont v 4 r l f i 4 e s p a r la d i s t r u b u t i o n R u t h e r f o r d des alpha diffus$s s u r Au, j u s q u ' ~ 80 °. Aux p e t i t s a n g l e s , on a utilis~ une cible de Be p u t (selfsupported) afin de p e r m e t t r e la d i s c r i m i n a t i o n des p a r t i c u l e s diffus4es p a r Au et Be. L a d i s t r i b u t i o n d e s alpha diffusds ~ p a r t i r du n i v e a u f o n d a m e n t a l (3-) et du niveau de 2.43 MeV (~-) (fig. 2) m o n t r e n t un a s ~ o r d ~tonnant a v e c la t h 4 o r i e de B l a i r - D r o z dov -'/. La distribution 41astique d4crite par
= 2 kR o sin ' fournit par ajustage: R o = 5.25 fm les v a l e u r s t h 4 o r i q u e s de la s e c t i o n e f f i c a c e au p r e m i e r , deuxi&me et t r o i s i ~ m e m a x i m u m sont 79, 18 et 7 m b ~ c o m p a r e r aux v a l e u r s e x p 4 r i m e n t a l e s de 75, 14 et 6 m b , l ' a c c o r d est donc e x c e l l e n t end~ans la p r 4 c i s i o n e x p 4 r i m e n t a l e de • 15% s u r la v a l e u r absolue. La d i s t r i b u t i o n in41astique sur le niveau de 2.43 MeV suppos4 ~tre de c a r a c t ~ r e collectif r o tationnel (K=3), s e r a d ~ c r i t e p a r
do ~_ ( k R o 2 ) 2 J 1 2 ( x ) + (3 3 0 1 3 3 ) 2d(~ ( 0 - 2 ) dw x2 \~2~ ~
lOOmb
Be 9 ( ~ , o~') 70
Q=0
MW
......
Q = 2.43 MeV
.....
Rutherford
30rob
I 20
lomb
I
i
o
3 mb
.\
\. \
\
1rob
I
\.
20
40
60
80
100
d
i
120
1/,0
160 eC.M180 "~L
Fig. 2. Distribution des alpha de 23.8 MeV diffuses ~lastiquement et in~lastiquement (Q=-2.43 MeV) par Be 9. 329
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Experiment Blair I
e l l e e s t r e p r o d u i t e ~. la f i g u r e 3 en r e g a r d d e s r 6 s u l t a t s e x p ~ r i m e n t a u x . L ' a c c o r d en g r a n d e u r et en f o r m e f o u r n i t la v a l e u r de la d ~ f o r m a t i o n p e r m a n e n t e du Be 9.
1¢21
lomb--- --J
/32 : 0,34
5mb-
m e t t r e en r a p p o r t a v e c la v a l e u r ]~2] =0.46 o b t e n u 4) p a r a j u s t a g e du s e u l p r e m i e r m a x i m u m de la d i s t r i b u t i o n de S u m m e r s - G i l l 3) ~ 48 MeV; c e l l e c i , p a r a i l l e u r s , s ' ~ c a r t e de 50 ~ 100% d e s v a l e u r s th~oriques pour les rapports des amplitudes des d i f f ~ r e n t s m a x i m a d a n s la d i f f u s i o n ~ l a s t i q u e et i n ~ l a s t i q u e (Q=-2.43 MeV). U t i l i s a n t u n e p a r a m ~ t r i s a t i o n p l u s p h y s i q u e , on t r o u v e fi2R0 = 1 . 8 f m c o m p a r e r ~ fi2Ro = 2.3 fm o b t e n u ft p a r t i r des r d s u l t a t s de 48 MeV 3,4). R e m a r q u o n s e n f i n (fig. 2) u n e f o r t e r e m o n t ~ e l ' a r r i ~ r e se g r e f f a n t s u r la c o n t r i b u t i o n d i f f r a c t i o n n e l l e ; des r ~ s u l t a t s s i m i l a i r e s sont o b t e n u s d a n s l ' a n a l y s e de l a d i f f u s i o n ~ l a s t i q u e 5) et i n ~ l a s t i q u e 6) s u r l e s n o y a u x (A = 4n). II H.J.Watters. Phys. Rev. 103 (1956) 1763. 2) Magnac-Valette, Congres sur les Basses Energies, Orsay 1963.
AND
I
'I
: 0.34 ± 0.01
ELASTIC
INELASTIC
Theory
R o : 5.25 f
p-a
-
II
L
I
I
I
mb-~ 2O
40
60
80
100
120
8CM
Fig. 3. Ajustage de la section efficace diff~rentielle de diffusion in~lastique sur Be 9 (Q=-2.43 MeV) avec la theorie diffractionnelle de Blair-Drozdov. 3) R . G . S u m m e r s - G i l l , Phys. Rev. 109 (1958) 1591• 4) J.S. Blair, Phys. Rev. 115 (1959) 928. 5) Seidlitz, Bleuler et Tendam. Phys. Rev. 110 (1958) 1080, Florida State University, Annual Report 1963. J. C. Jodogne,P. C. Macq et J. Steyaert, Physics Letters 2 (1962) 325. 6) J. C. Jodogne et P. C. Macq, a para~tre.
COLLISIONS
AT
55
MeV
S. HAYAKAWA, N. HORIKAWA, R. KAJIKAWA, K. KIKUCHI, H. KOBAYAKAWA, K. MATSUDA *, S. NAGATA ** and Y. SUMI ***
Department of Physics, Nagoya Universily, Nagoya, Japan Received 25 January 1964
B o m b a r d i n g He 4 n u c l e i with a p r o t o n b e a m of 55 MeV, we have o b s e r v e d the c r o s s s e c t i o n s f o r e l a s t i c p - a s c a t t e r i n g and f o r an i n e l a s t i c p r o c e s s * Permanently at Institute for Nuclear Study, University of Tokyo. Tanashi. Tokyo. ** Permanently at Department of Physics, Kyoto University, Kyoto. *** Permanently at Department of Applied Mathematics, Faculty of Engineering Science, Osaka University, Toyonaka. Osaka. 330
l e a d i n g to the p r o d u c t i o n of d+He 3. T h e f o r m e r i s found to show an a n g u l a r d i s t r i b u t i o n w h i c h h a s a m i n i m u m at a b o u t 120o in t h e C. M. S. a n g l e , while the l a t t e r to h a v e a n a n g u l a r d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c to the s t r i p p i n g and p i c k - u p r e a c t i o n s . A He 4 gas f i l l e d in a l a r g e s c a t t e r i n g c h a m b e r w a s b o m b a r d e d with a b e a m of 55 MeV p r o t o n s f r o m the s y n c h r o c y c l o t r o n at I n s t i t u t e f o r N u c l e a r Study, U n i v e r s i t y of Tokyo. P r o t o n s and d e u t e r o n s produced by p - a collisions went through a thin
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ELASTIQUE DE 23.8
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1 March 1964
ET INELASTIQUE DE PARTICULES MeV SUR LE Li 6 ET LE Be 9
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G. GREC-OIRE et P. C. M A C Q Centre de Physique Nucl$oire, Universit$ de Louv~in, Belgique
Requ le 31 janvier 1964
D a n s le c a d r e d ' u n e ~tude s y s t ~ m a t i q u e de l a r ~ a c t i o n (~ ,~ ') s u r l e s n o y a u x l ~ g e r s , nous a v o n s mesur~ les distributions angulaires de particules a l p h a d a n s l a d i f f u s i o n 61astique et i n ~ l a s t i q u e s u r 100m~ L i 6 et Be 9. LL 6 (o~ =,<') Li. 6 Le c y c l o t r o n de L o u v a i n n o u s f o u r n i t un f a i s c e a u a n a l y s ~ de p a r t i c u l e s a l p h a de 23.8 MeV. L a d i s E.~ : 23.8 MeV. p e r s i o n en ~ n e r g i e e s t m e i l l e u r e que 150 keV. ,~ ,I - - ~ (j" Rutherford Les particules alpha diffus~es par la cible sont i/ e--4--.e O : - 2.t0/, kleV. d ~ t e c t ~ e s p a r une j o n c t i o n au s i l i c i u m ~ b a r r i ~ r e d e s u r f a c e , a s s o c i ~ e fi une c h a i n e a m p l i f i c a t r i c e o - - - o - - - o O : 0 MeV. f a i b l e b r u i t de fond. C e l l e - c i e n v o i t l e s i n f o r m a t i o n s d a n s un m u l t i c a n a l R i d l ~ 400 canaux. L ' ~ t a l o n n a g e en ~ n e r g i e e s t effectual p a r b o m b a r d e m e n t d ' u n e c i b l e de M y l a r ; l e s p r o d u i t s d e s d i f f u s i o n s C12(~ , ~ ) C 12, C 1 2 ( ~ , ~ ' ) C I 2 . ( Q = - 4 . 4 3 10~b MeV) et O 1 6 ( ~ , ~)O 16 s o n t o b s e r v e s ~ 172 ° et c o m p a r e s aux p i c s a l p h a f o u r n i s p a r P o 210 et A m 241. La valeur absolue des sections efficaces est pre/ 0 : - 2.184 c i s e ~ e n v i r o n ± 15%. 1. Lithium 6. L e s s e u l e s m e s u r e s de d i f f u s i o n a l p h a s u r l e L i 6 s o n t d u e s ~i W a t t e r s 1) ~ 31.5 MeV e n t r e 32 ° et 62 ° c. m. L e s c i b l e s s o n t o b t e n u e s p a r l a m i n a g e s o u s h u i l e ; m a i s , a i n s i que n o u s l ' a v o n s c o n s t a t ~ d a n s une p r e m i e r e s d r i e de m e s u r e s , un t e l p r o c ~ d ~ i n t r o d u i t une t r ~ s i m p o r t a n t e c o n t a m i n a t i o n en c a r b o n e , l e s d i s t r i b u t i o n s a n g u l a i r e s en 1rob sont totalement fauss~es. Q:U N o u s a v o n s a l o r s c o n s t r u i t un d i s p o s i t i f qui nous p e r m e t ~ l a l o i s l ' ~ v a p o r a t i o n de l a c o u c h e de l i t h i u m s u r son s u p p o r t (Au de 400 ~ g / c m 2 e n v i r o n ) , et le t r a n s p o r t de l a c i b l e s o u s v i d e j u s q u ' a u l i e u de l ' e x p ~ r i e n c e . P e n d a n t l e s m e s u r e s , une f e u i l l e d ' a l u m i n i u m de 5 m i c r o n s d ' ~ p a i s s e u r e s t i n t e r i p o s s e s u r le t r a j e t du f a i s c e a u p o u r ~ v i t e r un d~pOt 20 ° /,0 o 60* IIO• 100° 120 e 140 ° e CNI p r o g r e s s i f de c a r b o n e . Fig. 1. Distribution des alpha de 23.8 MeV diffuses L e s d i s t r i b u t i o n s d e 25 ° ~i 120 ° c . m . de l a fig. 1 ~lastiq~ement et in~lastiquement (Q =-2.184 MeV) ont ~t~ o b t e n u e s a v e c une c i b l e de L i 6 (99O/o) d e 820 p a r Li U. u g / c m 2. L e s s p e c t r e s s e m b l e n t i n d i q u e r de f a c o n c e r t a i n e l ' e x i s t e n c e du n i v e a u ~ 4.54 M e V m i s r ~ c e m m e n t 2. B g r y l l i u m 9. L e s m e s u r e s c o n n u e s ~ c e j o u r en doute 2). Sa s e c t i o n e f f i c a c e ~ c e r t a i n s a n g l e s s o n t c e l l e s de R. G. S u m m e r s - G i l l s ~ 48 M e V de e s t c e p e n d a n t t r o p f a i b l e p o u r n o u s p e r m e t t r e le 10 ° ~ 100 o c . m . L e s m e s u r e s r a p p o r t ~ e s i c i ont r e l e v ~ d ' u n e d i s t r i b u t i o n a n g u l a i r e a v e c une s t a t i s ~t~ p r i s e s e n t r e 20 ° e t 175 ° c . m . Une p r e m i e r e tique suffisante. s ~ r i e a ~t~ f a i t e ~ l ' a i d e d ' u n e c i b l e de Be (170
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= 2 kR o sin ' fournit par ajustage: R o = 5.25 fm les v a l e u r s t h 4 o r i q u e s de la s e c t i o n e f f i c a c e au p r e m i e r , deuxi&me et t r o i s i ~ m e m a x i m u m sont 79, 18 et 7 m b ~ c o m p a r e r aux v a l e u r s e x p 4 r i m e n t a l e s de 75, 14 et 6 m b , l ' a c c o r d est donc e x c e l l e n t end~ans la p r 4 c i s i o n e x p 4 r i m e n t a l e de • 15% s u r la v a l e u r absolue. La d i s t r i b u t i o n in41astique sur le niveau de 2.43 MeV suppos4 ~tre de c a r a c t ~ r e collectif r o tationnel (K=3), s e r a d ~ c r i t e p a r
do ~_ ( k R o 2 ) 2 J 1 2 ( x ) + (3 3 0 1 3 3 ) 2d(~ ( 0 - 2 ) dw x2 \~2~ ~
lOOmb
Be 9 ( ~ , o~') 70
Q=0
MW
......
Q = 2.43 MeV
.....
Rutherford
30rob
I 20
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Fig. 2. Distribution des alpha de 23.8 MeV diffuses ~lastiquement et in~lastiquement (Q=-2.43 MeV) par Be 9. 329
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/32 : 0,34
5mb-
m e t t r e en r a p p o r t a v e c la v a l e u r ]~2] =0.46 o b t e n u 4) p a r a j u s t a g e du s e u l p r e m i e r m a x i m u m de la d i s t r i b u t i o n de S u m m e r s - G i l l 3) ~ 48 MeV; c e l l e c i , p a r a i l l e u r s , s ' ~ c a r t e de 50 ~ 100% d e s v a l e u r s th~oriques pour les rapports des amplitudes des d i f f ~ r e n t s m a x i m a d a n s la d i f f u s i o n ~ l a s t i q u e et i n ~ l a s t i q u e (Q=-2.43 MeV). U t i l i s a n t u n e p a r a m ~ t r i s a t i o n p l u s p h y s i q u e , on t r o u v e fi2R0 = 1 . 8 f m c o m p a r e r ~ fi2Ro = 2.3 fm o b t e n u ft p a r t i r des r d s u l t a t s de 48 MeV 3,4). R e m a r q u o n s e n f i n (fig. 2) u n e f o r t e r e m o n t ~ e l ' a r r i ~ r e se g r e f f a n t s u r la c o n t r i b u t i o n d i f f r a c t i o n n e l l e ; des r ~ s u l t a t s s i m i l a i r e s sont o b t e n u s d a n s l ' a n a l y s e de l a d i f f u s i o n ~ l a s t i q u e 5) et i n ~ l a s t i q u e 6) s u r l e s n o y a u x (A = 4n). II H.J.Watters. Phys. Rev. 103 (1956) 1763. 2) Magnac-Valette, Congres sur les Basses Energies, Orsay 1963.
AND
I
'I
: 0.34 ± 0.01
ELASTIC
INELASTIC
Theory
R o : 5.25 f
p-a
-
II
L
I
I
I
mb-~ 2O
40
60
80
100
120
8CM
Fig. 3. Ajustage de la section efficace diff~rentielle de diffusion in~lastique sur Be 9 (Q=-2.43 MeV) avec la theorie diffractionnelle de Blair-Drozdov. 3) R . G . S u m m e r s - G i l l , Phys. Rev. 109 (1958) 1591• 4) J.S. Blair, Phys. Rev. 115 (1959) 928. 5) Seidlitz, Bleuler et Tendam. Phys. Rev. 110 (1958) 1080, Florida State University, Annual Report 1963. J. C. Jodogne,P. C. Macq et J. Steyaert, Physics Letters 2 (1962) 325. 6) J. C. Jodogne et P. C. Macq, a para~tre.
COLLISIONS
AT
55
MeV
S. HAYAKAWA, N. HORIKAWA, R. KAJIKAWA, K. KIKUCHI, H. KOBAYAKAWA, K. MATSUDA *, S. NAGATA ** and Y. SUMI ***
Department of Physics, Nagoya Universily, Nagoya, Japan Received 25 January 1964
B o m b a r d i n g He 4 n u c l e i with a p r o t o n b e a m of 55 MeV, we have o b s e r v e d the c r o s s s e c t i o n s f o r e l a s t i c p - a s c a t t e r i n g and f o r an i n e l a s t i c p r o c e s s * Permanently at Institute for Nuclear Study, University of Tokyo. Tanashi. Tokyo. ** Permanently at Department of Physics, Kyoto University, Kyoto. *** Permanently at Department of Applied Mathematics, Faculty of Engineering Science, Osaka University, Toyonaka. Osaka. 330
l e a d i n g to the p r o d u c t i o n of d+He 3. T h e f o r m e r i s found to show an a n g u l a r d i s t r i b u t i o n w h i c h h a s a m i n i m u m at a b o u t 120o in t h e C. M. S. a n g l e , while the l a t t e r to h a v e a n a n g u l a r d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c to the s t r i p p i n g and p i c k - u p r e a c t i o n s . A He 4 gas f i l l e d in a l a r g e s c a t t e r i n g c h a m b e r w a s b o m b a r d e d with a b e a m of 55 MeV p r o t o n s f r o m the s y n c h r o c y c l o t r o n at I n s t i t u t e f o r N u c l e a r Study, U n i v e r s i t y of Tokyo. P r o t o n s and d e u t e r o n s produced by p - a collisions went through a thin