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Etude des reactions (p,pd) sur Li6 et Li7
Volume 2, number 1
PHYSICS
ETUDE
DES
REACTIONS
LETTERS
(p,pd)
1August 1962
SUR
Li 6 ET
Li T
C. R U H L A , M. RIOU, J . P . GARRON, J. C. J A C M A R T et L. MASSONNET Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucl~aire, Orsay Re~u le 9 Juillet 1962
L ' e t u d e d e s r e a c t i o n s (10,2p) p e r m e t d ' o b t e n i r d e s i n f o r m a t i o n s s u r l a s t r u c t u r e d e s n o y a u x l e g e r s et donne en p a r t i c u l i e r l a d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e d e s p r o t o n s en f o n c t i o n de l e u r i m p u l s i o n darts le noyau. C e t t e e t u d e f a i t a p p a r a t t r e une d i f f e r e n c e n o t a b l e e n t r e l e s n o y a u x L i 6 et L i T. Une p r e m i e r e e x p e r i e n c e f a i t e ~ O r s a y 1,2) a m o n t r e que l a d i s t r i b u tion de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e p o u r l e s p r o t o n s l e s m o i n s l i e s - p r o t o n s p d a n s le m o d u l e en couche -p r e s e n t e un m i n i m u m m a r q u e aux a n g l e s ¢ o r r e s p o n dant ~ q = 0 p o u r L i 7, m a i s e s t b e a u c o u p p l u s e t r o i t e p o u r L i 6 s a n s f a i r e a p p a r a t t r e de m i n i m u m b i e n net. Une e x p e r i e n c e p l u s r e c e n t e f a i t e ~ U p p s a l a 3), a v e c une r e s o l u t i o n a n g u l a i r e a c c r u e , f o u r n i t une i n d i c a t i o n p o u r l ' e x i s t e n c e de c e m i n i m u m . C e c i l~ve l e s d i f f i c u l t e s d ' i n t e r p r e t a t i o n de l a r e a c t i o n L i 6 ( p , 2p)He 5 p u i s q u e p a r a i t p r o b a b l e une t r a n s i t i o n ~ l = 1, oui, s a n s que s o i t e x c l u e une c o n t r i b u tion p l u s f a i b l e d ' u n e t r a n s i t i o n Al = 0, non 4). L a d i f f e r e n c e qui s u b s i s t e n e a n m o i n s p e u t c o n d u i r e s u p p o s e r que l e s s t r u c t u r e s de L i 6 e t L i 7 sont d i s t i n c t e s , c e l l e de L i 6 p o u v a n t ~ t r e i n t e r p r e t e e p a r un m o d u l e en s o u s - s t r u c t u r e ,v + d plutSt que p a r un m o d u l e en c o u c h e , c o m m e c e l a a e t e s u g g e r e p l u s i e u r s r e p r i s e s 5). C ' e s t d a n s le but d ' o b t e n i r p l u s d ' i n f o r m a t i o n s s u r le n o y a u L i 6 q u ' a ere e n t r e prise l'etude comparative des reactions (p,pd) sur l e s n o y a u x L i 6 et L i 7. On p e u t p e n s e r en e f f e t que, s i la s t r u c t u r e ~ + d a une p r o b a b i l i t e e l e v e e d a n s L i 6, l a r e a c t i o n ( p , p d ) s e p r e s e n t e r a c o m m e une d i f f u s i o n q u a s i l i b r e d ' u n p r o t o n s u r un d e u t e r o n . Nous a v o n s donc e t e a m e n e s • e t u d i e r e g a l e m e n t l a d i f f u s i o n e l a s t i q u e et l a r e a c t i o n (p, 2p) s u r le d e u terium, pour l'interpretation des resultats experim entaux. Les conditions cinematiques utilisees pour les r e a c t i o n s (p, 2p) ont d e j ~ e t e s i g n a l e e s 6). L e p r i n c i p e de l a r e a c t i o n ( p , p d ) s ' e n i n s p i r e d i r e c t e m e n t . On d e f i n i r a de l a m ~ m e fa¢on l e s q u a n t i t e s : Eo, Po e n e r g i e et i m p u l s i o n du p r o t o n i n c i d e n t , E_, 1J m ol~. , e n e r g i e et i m p u l s i o n du p r o t o n d i f f u s e , Ed, Pd, e n e r g i e e t i m p u l s i o n du d e u t e r o n d i f f u s e , E r , P r , e n e r g i e et i m p u l s i o n de r e c u l du n o y a u r e s i d u e l , q i m p u l s i o n du d e u t e r o n d a n s le n o y a u c i b l e , E L e n e r g i e de l i a i s o n du d e u t e r o n d a n s le n o y a u c i b l e , 0p et Od, a n g l e s de d i f f u s i o n du p r o t o n et du d e u t e 44
r o n . Si l ' o n c h o i s i t une c i n e m a t i q u e a a n g l e s e g a u x (Op = 0d = 0) et i m p u l s i o n s e g a l e s LOp[ = [Pdl = P, l ' a p p r o x i m a t i o n de l ' i m p u l s i o n d a n s un m o d u l e p a r t i c u l e i n d e p e n d a n t e p e r m e t d ' o b t e n i r l ql p a r l a s i m p l e r e l a t i o n q ~ - P r = Po - 2p c o s 0. C e t t e c o n dition e s t r e a l i s e e e x p e r i m e n t a l e m e n t , d ' u n e p a r t en p r e n a n t u n i q u e m e n t en c o n s i d e r a t i o n le p i c de l'energie somme Ep + Ed = EO - EL (ER etant negligeable), d'autre part, en imposant IPp[ = ]Pd[ par selection d'une bande d'energie sur la vole deuteron. A titre d'exemple, pour la diffusion ~,pd) elastique des protons de 155 MeV par le deuterium on obtient Ep = 102 MeV, Op = Od = 51°, Ed = 53 MeV, q = 0. Ces resultats sont leg~rement modifies dans le cas de reaction p,pd sur Li (Ec = 1.5 MeV) et Li7 (EL = 10.8 MeV). Le dispositif d'etude des reactions ~,2p) a ete d4crit precedemment 2,6). Le dispositif d'etude des reactions (p,pd) reste le m~me quant ~ son principe; il est simplement modifie pour detecter des deuterons. Les deux telescopes sont particularises: sur la vole deuteron, un cristal NaI(TI) ~ fen~tre mince permet d'abaisser le seuil ~t 20 MeV. Stir la vole proton au contraire, on rajoute tm ralentisseur en polyethylene (CH2), ce qui porte le seuil ~ 90 MeV. Le choix un peu particulier de ces seuils de reaction presente plusieurs avantages. Dans les conditions cinematiques de notre reaction (Ep = 102 MeV, Ed = 53 MeV), les ralentissementsdifferents sur les deux telescopes permettent d'obtenir finalement des impulsions sensiblement egales dans les deux NaI, ce qui faeilite leur addition. De plus, le seuil eleve sur la vole proton eli_mineune partie des reactions (p, 2p)parasites. L'ensemble electronique per,net la realisation simultanee de routes les conditions einematiques choisies. Un circuit d'addition permet d'envoyer sur le selecteur ~t 256 canauxun signal proportionnel ~t Ep + Ed. Un selecteur unicanal fixe une bande de 53 + 5 MeV sur la voie deuteron, ee qui impose la condition [pp] = IPd]- Enfin pour obtenir une elimination severe des reactions (10,2p) eventuelles, on ajoute au dispositif anterieur 2,6), une vole supplementaire. Le plastique 4 donne un signal proportionnel au pouvoir de ralentissementdE/dx des particules qui le traversent. Le spectre qui en
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PHYSICS
r ~ s u l t e c o m p r e n d en p a r t i c u l i e r un pic c o r r e s p o n dant aux d e u t e r o n s , s u r l e q u e l on fixe l a bande d ' u n :second s e l e c t e u r u n i c a n a l . Le c o m p t a g e g e n e r a l s u r l a s o m m e n ' e s t debloque que si l e s deux c o n d i t i o n s i m p o s e e s p a r l e s s e l e c t e u r s u n i c a n a u x sont r e a l i s e e s s i m u l t a n e m e n t . P a r a i l l e u r s , le s i g n a l du p l a s t i q u e 4 e s t envoye e g a l e m e n t s u r un s e l e c l:eur ~ 50 c a n a u x , ~t t i t r e de contrSle. On peut a i n s i c o m p t e r le n o m b r e d ' e v e n e m e n t s (p,pd), d ' u n e p a r t s u r le pic s o m m e a y 256 c a n a u x , d ' a u t r e p a r t s u r le pic de d e u t e r o n s au 50 canaux. L a c o n c o r d a n c e e n t r e l e s deux m e s u r e s e s t une g a r a n t i e du bon f o n c t i o n n e m e n t de l ' a p p a r e i l l a g e (fig. 1).
signal
t
.~ Ampli 2Mhz [
dE
PI4
P13
P] '1
P12
F~ Ampli2Mhz
l CoincidencesI | r'apides 1
Coi~g~d~2g~s
s~i,~t~o~
uniconal
• Coincidences entes " Selecteur
Coincidences entes d~blocage1
ur:canal
Porte
Tc~b[occlge~
LETTERS
1 August 1962
02 = 55.5 ° p o u r la vole d e u t e r o n sont c h o i s i s de m a n i ~ r e ~ ne p a s m o d i f i e r la h u u t e u r d e s i m p u l s i o n s d a n s l e s v o i e s NaI quand on p a s s e de l a r e a c tion ~ , p d ) ~ l a r e a c t i o n ~ , 2p). Nous a v o n s c o n s t a t e que l ' i n t r o d u c t i o n de la c o n d i t i o n s u r d E / d x e l i m i n a i t 95% d e s r e a c t i o n s (p, 2p) p a r a s i t e s . Les cibles utilisees au cours des differentes e x p e r i e n c e s e t a i e n t : u n e cible CH 2 de 0.088 g / c m 2, une c i b l e CD 2 ( p a r a f f i n e d e u t g r e e ) de 0.086 g / c m 2 avec un r a p p o r t H / D = 3.8%, une c i b l e Li 6 de 0.026 g / c m 2, et une c i b l e Li 7 de 0.06 g / c m 2. L e s v a l e u r s a b s o l u e s d e s s e c t i o n s e f f i c a c e s ont ete d e t e r m i n g e s p a r c o m p a r a i s o n au~ r e s u l t a t s o b t e n u s p o u r l a d i f f u s i o n e l a s t i q u e , en ~ t i l i s a n t l e s v a l e u r s d o n n e e s p a r C a v e r z a s i o et al. 8) p o u r la diffusion p r o t o n p r o t o n , et l e s v a l e u r s d o n n ~ e s p a r P o s t m a et W i l son 7) pore' l a diffusion p r o t o n - d e u t e r o n .
Rdaction (p, pd) s u r deutdrium On se p l a c e aux a n g l e s 0p = Od = 51 ° avec u n e c i b l e de p a r a f f i n e d e u t ~ r e e , et n o u s a v o n s deist s i g n a l e que l ' o n o b s e r v a i t u n pic s o m m e b i e n c a r a c t e r i s e (fig. 3). Ce r e s u l t a t s e r t de r e f e r e n c e pour o b t e n i r une m e s u r e r e l a t i v e de la s e c t i o n efficace de r e a c t i o n (p,pd) s u r une c i b l e q u e l c o n q u e . I1 s u f fit p o u r c e l a de c o m p a r e r le n o m b r e d'gvenement.~ s o u r le pic s o m m e d a n s l e s deux cas. On p o u r r a en d e d u i r e u n e m e s u r e a b s o l u e , en u t i l i s a n t l e s c o u r b e s e x p e r i m e n t a l e s de P o s t m a et W i l s o n 7) s u r la diffusion g l a s t i q u e des p r o t o n s p a r le d e u t e r i u m , qui d o n n e n t a p r ~ s r e c o n v e r s i o n d a n s le s y s t ~ m e du l a b o r a t o i r e : 0p = 51 ° , Od = 51 ° , d ~ / d ~ = 0 . 8 9 m b / s t .
lin~,.aire Rdaction (p, 2p) s u r le d e u t d r i u m Ampli 2Mhz [
$61ecteur, SO canaux ,,,
Addition
~
Fig. 1. Diagramme des circuits ~lectroniques. L ' e n s e m b l e electronique utilise etant assez i m p o r t a n t , i l e s t i n d i s p e n s a b l e de p o u v o i r d i s p o s e r de c o n t r S l e s p h y s i q u e s p e r m e t t a n t de v e r i f i e r le f o n c t i o n n e m e n t global du s y s t ~ m e ~t tout i n s t a n t . Nous a v o n s etudig d ' a b o r d l a diffusion e l a s t i q u e (p,pd) s u r le d e u t e r i u m et a v o n s o b t e n u s u r le s e l e c t e u r ~t 256 c a n a u x u n pic s o m m e c a r a c t e r i s t i q u e dont l a l a r g e u r a m i h a u t e u r e s t 3 MeV, soit u n e r e s o l u tion de 2%. Nous a v o n s u t i l i s e cette r e a c t i o n a u debut p o u r le r e g l a g e , p u i s e n s u i t e c o m m e t e s t de bon f o n c t i o n n e m e n t de l ' a p p a r e i l l a g e . P a r a i l l e u r s , n o u s a v o n s ~ g a l e m e n t r g a l i s g l a diffusion e l a s t i q u e (p, 2p) s u r l ' h y d r o g ~ n e , ce t e s t gtant utiUsg p o u r c o n t r S l e r si u n e r e a c t i o n (p, 2p) p a r a s i t e e t a i t e l i m i n g e c o n v e n a b l e m e n t p a r l a c o n d i t i o n i m p o s e e au d E / d x . L e s a n g l e s O1 = 32.5 ° p o u r l a vole p r o t o n ,
L'etude est menge par une methode identique celle utilisee prgcgdemment pour d ' a u t r e s r e a c t i o n s (p, 2p) 5,6). La c i b l e de p a r a f f i n e d e u t e r g e (CD2) c o n t i e n t 3.8% d ' h y d r o g ~ n e . On f e r a donc d e s m e s u r e s p a r d i f f e r e n c e en c o m p a r a n t a la diffusion e l a s t i q u e (p, 2p) s u r une c i b l e de polygthyl~ne (CH2). On o b t i e n t d ' a b o r d l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e en f o n c t i o n de 0, et l ' o n en dCduit l a d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e en f o n c t i o n de l ' i m p u l s i o n q du p r o t o n darts le d e u t e r i u m , o n peut r e p r e s e n t e r l e s p o i n t s e x p e r i m e n t a u x soit p a r u n e c o u r b e de g a u s s , exp [- (q/qa) z] , soit ce qui e s t p r g f e r a b l e p a r une c o u r b e de la f o r m e [ 1 / ( q 2 + qa2)] 2 q u i e s t la f o r m e a s y m p t S t i q u e c o r r e s p o n d a n t fi u n p u i t s de p o t e n t i e l c a r r e p o u r le d e u t e r o n . D a n s ce c a s la v a l e u r du p a r a m ~ t r e qa e s t 46 M e V / c , calculCe d ' a p r ~ s la v a l e u r de l ' e n e r g i e de l i a i s o n . Nous o b t e n o n s pour le p a r a m ~ t r e qa, d a n s l e s deux c a s , la v a l e u r 55 + 5 M e V / c . E n f i n , la s e c t i o n efficace au s o m m e t de la d i s t r i b u t i o n e s t 5.5 m b st -2 MeV -1. Nous a v o n s c o m p a r e n o s r e s u l t a t s a ceux de K u c k e s et al. 9). La c o n c o r d a n c e e s t v a l a b l e ~t une p r e c i s i o n de 10%, ce qui e s t s a t i s f a i s a n t .
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Rdaction (p, pd) s u r Li6 A p r ~ s r e g l a g e a v e c la c i b l e d e p a r a f f i n e d e u t e r e e - ce qui nous p e r m e t l ' i d e n t i f i c a t i o n du p i c s o m m e en r e a c t i o n (p,pd) -- l ' i n t r o d u c t i o n de l a c i b l e de L i 6, f a r a p p a r a t t r e au m ~ m e p o i n t du spectre, des evenements assez abondants. Le pic e s t ~t p e i n e p l u s e t a l e , et se p l a c e s e n s i b l e m e n t ~t l a m 6 m e p o s i t i o n (fig. 2). L ' e t a l o n n a g e en e n e r g i e a e t e d e t e r m i n e ~ p a r t i r du p o i n t 155 MeV, p a r un c a l c u l de r a l e n t i s s e m e n t darts l e s d e u x t e l e s c o p e s .
30
"0Q. n-
¢- 20 ® E
•
.
p b st-2MeV-1 i 7 ~ ~
Re~Jon -- II
d3~
R~[iOff
6Li(p,pd) 7Li[p,pd)
o~_=45~_
Od:Op=O 45" 50" 55" 60"" R~zctionSLi~.lul,) 8'0 6'0 4b 2'0 d 2'0 4'0 6'0 8'0 150 l~Oq~ R~action'Li~p.pd) 6b 4b 2'0 5 2'0 4'o 6'o 8'0 16o 120qN-~ ~
/ El'alonnage 'lOcanoux ~, 1,7 MeV
Fig. 3. Distribution de correlation angulaire des r~aetions Li6(p,pd) et Li7(p, pd). La distribution de densit~ p(q) s'en d6duit par simple changement d'~ehelle sur l'axe des abseisses.
p e u t e c r i r e en a p p r o x i m a t i o n de B o r n 10) I
Canoux (El + E2} MeV
I I1LJ
I.I /
120 140 160
I
i ~
i
180?200 220 155 MeV
"0 R#action 7Li (p,pd) 01
=
02
Etalonnage 10 conaux..~3
=51"
MeV
i,°I I
I
cQnoux120 (E,+E2) MeV
I
140
150
\\\"
I
180 ~ 20( 155 MeV
E
0 Z
Fig. 2. Spectre de somme, des r~actions Li6(p,pd) et Li7(p,pd). On a reprSsent~ en pointill~ la courbe de diffusion 61astique (p,pd), normalisSe en o r donn~e au sommet du spectre. Ce c a l c u l c o m p o r t a n t n e c e s s a i r e m e n t q u e l q u e i m p r e c i s i o n , l ' e t a l o n n a g e n ' e s t donne q u ' ~ t i t r e i n d i catif. On p e u t t o u t e f o i s c o n s i d e r e r q u ' i l donne un bon o r d r e de g r a n d e u r . Nous i n t e r p r e t o n s le p i c o b s e r v e c o m m e e t a a t dfi A une r e a c t i o n ( p , p d ) s u r le noyau L i 6. L ' e n e r g i e de l i a i s o n du d e u t e r o n etant f a i b l e (1.5 MeV), c e p i c doit b i e n ~ t r e v o i s i n du p i c e l a s t i q u e ( p , p d ) . L e s l a r g e u r s sont du m ~ m e o r d r e , ce qui e x c l u t l a p o s s i b i l i t e d ' e v ~ n e m e n t s t r ~ s i n e l a s t i q u e s . En f a i s a n t v a r i e r O, on p o u r r a s u i v r e l ' d v o l u t i o n du p i c s o m m e , et en d e d u i r e l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e o Si on a d m e t que l e s d e u t e r o n s p r e e x i s t e n t a v a n t l e choc d a n s L i 6, on p e u t d e t e r m i n e r l e u r d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e p(q) en fonction de l e u r i m p u l s i o n q. L a c o r r e s p o n d a n c e e n t r e q et 0 a e t e indiquee c i - d e s s u s . Si on n e g l i g e l e s t e r m e s v a r i a n t peu a v e c q, on 46
m--ffT-alff~-sE d
6
Reachon Li (p, pd) O~ : 02 = 51"
E
c~
500
d3~
cc [do'~d~
Jp-d
P(q) rld
155 MeV oQ [Id p e u t 8 i r e i n t e r p r e t e c o m m e l a p r o b a b i l i t e d ' e x i s t e n e e d ' u n e s o u s - s t r u e t u r e d e u t e r o n darts L i 6. L e p a s s a g e de l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e ~ l a d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e , s e r e d u i t done un e h a n g e m e n t d ' e c h e l l e s u r l ' a x e d e s a b s c i s s e s (fig. 3). P o u r r e p r e s e n t e r l e s p o i n t s e x p e r i m e n t a u x , on a l e c h o i x , 1~ a u s s i , e n t r e d e s c o u r b e s de l a f o r m e exp [ - q/qa] 2 ou [ 1 / ( q 2 + qa2)] 2. L e p a r a m ~ t r e qa e s t e g a l • 45 + 5 M e V / c , e t l a s e c t i o n e f f i c a c e au s o m m e t a t t e i n t 500 +/zb st - 2 MeV -1. I1 s ' a g R done d ' u n p h e n o m ~ n e t r ~ s m a r q u e .
Rdaction (p, pal) s u r LiT Sur le m ~ m e p r i n c i p e on r e a l i s e e n s u r e l a r e a c t i o n ( p , p d ) s u r L i 7. L a s e c t i o n e f f i c a c e au s o m m e t de la d i s t r i b u t i o n n ' e x c ~ l e p a s 70 ± 20 #b s t -2 MeV -1. P a r a i l l e u r s l a d i s t r i b u t i o n e s t r r ~ s ~ t a l e e , c e qui p o u r r a i t l a i s s e r e n v i s a g e r l ' e x i s t e n c e d ' e f l e t s s e c o n d a i r e s t e l s que d e s d i f f u s i o n s ( p , 2 p ) ou ( p , p n ) s u i v i e s de p i c k - u p .
Rdaction (p, pt) s u r Li 7 P o u r d e s r a i s o n s l i e e s a u x s e u i l s de d e t e c t i o n , n o t r e a p p a r e i l l a g e ne p o u v a R p e r m e t t r e 1 a r a i s e en e v i d e n c e de r e a c t i o n s ( p , p t ) a v e c L i 6, si t o u t e f o i s e l l e s e x i s t e n t . P a r c o n t r e , p o u r L i 7, l d s c o n d i t i o n s de f o n c t i o n n e m e n t e t a i e n t c o n v e n a b l e s et n o u s a v o n s o b s e r v e en tout 19 e v d n e m e n t s c o r r e s p o n d a n t • d e s p a r t i e u l e s de m a s s e > 2, qui d o i v e n t ~ t r e en g r a n d e m a j o r i t e d e s t r i t o n s , c a r l e u r p o u v o i r de r a l e n t i s s e m e n t ne p e u t c o r r e s p o n d r e ~t d e s p a r t i c u l e s ~. C e c i nous p e r m e t de f i x e r une l i m i t e s u p e r i e u r e p o u r l a r e a c t i o n Li7(p, pt)He 4, dont le m a x i m u m
V o h u n e 2, n u m b e r 1
PHYSICS
LETTERS
c o r r e s p o n d r a i t a une s e c t i o n e f f i c a c e de l ' o r d r e '2.0 ~b s t - 2 M e V - 1 .
Conclusions Les caracteristiques de la reaction (p,pd) sur L i 6 ( s e c t i o n e f f i c a c e i m p o r t a n t , f i n e s s e de l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e ) , s o n t t r ~ s en f a v e u r d e l ' e x i s t e n c e de d e u t e r o n s a l ' i n t e r i e u r de n o y a u L i 6 a v e c une p r o b a b i l i t e e l e v e e . L~t e n c o r e , une d i f f e r e n c e n e t t e a p p a r a f t e n t r e l e s n o y a u x L i 6 et L i 7 , l ' e x i s t e n c e de d e u t e r o n s d a n s le n o y a u L i 7 e t a n t b e a u c o u p p l u s c o n t e s t a b l e . P a r a i l l e u r s en comparant les resultats des reactions (p,pd) sur Li6 et ( p , p t ) s u r Li7 dont l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s a u s o m m e t de l a d i s t r i b u t i o n sont d a n s un r a p p o r t 0.04, on p e u t d e d u i r e clue l ' e x i s t e n c e d ' u n e s o u s - s t r u c t u r e t r i t o n d a n s L i 7 a une p r o b a b i l i t e f a i b l e c o m p a r e e c e l l e du d e u t e r o n d a n s L i @. Enfin, il est possible d'obtenir des resultats q u a n t i t a t i f s en c o m p a r a n t l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s de
1 A u g u s t 1962
diffusion elastique (p,2p) et (p,pd) sur l'hydrog~ne et le d e u t e r i u m d ' u n e p a r t , a v e c l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s de r e a c t i o n (p, 2p) et ( p , p d ) s u r L i 6 d ' a u t r e p a r t . On p e u t en c o n c l u r e que l a p r o b a b i l i t e d ' e x i s t e n c e de l a s o u s - s t r u c t u r e d e u t e r o n d a n s L i 6 e s t s u p e r i e u r e a 34 + 13%, c e t t e p r e m i e r e v a l e u r e t a n t o b t e n u e en s u p p o s a n t que l ' a t t e n u a t i o n e s t l a m@me pour les reactions (p,2p) et (p,pd).
Rgfdrences 1) J . P . G a r r o n et M., Phys. Rev. Letters 7 (1961) 261. 2) J . P . G a r r o n et al., Nuclear Phys. 37 (1962) 26, ~ p a ra~tre. 3) G. Tibell et al., Physics Letters 1 (1962) 172. 4) T. Berggren et al., Physics Letters 1 (1962) 88. T. Berggren et G. Jacob, Physics Letters 1 (1962) 258. 5) D.R.Inglis, Nuclear Phys. 30 (1962) 1. 6) J . P . G a r r o n et al., J. de Phys. 22 (1961) 622. 7) H. Postma et R.Wflson, Phys. Rev. 121 (1961) 1229. 8) C. Caverzasio et al., J. de Phys. 22 (1961) 628. 9) A. F.Kuckes et al., Ann. Phys. 15 (1961) 193. 10) M. Jean, communication priv~e.
*****
SYMMETRY
OF STRONGLY INTERACTING WITH HYPERCHARGE Y = 0
SYSTEMS
A. M. BALDIN and A . A. KOMAR Joint Institute of Nuclear Research, Dubna Lebedev Physical Institute, Moscow Received 28 June 1962
In a r e c e n t p a p e r 1) a n a l y s i n g v a r i o u s e x p e r i m e n t a l d a t a we h a v e c o m e to a c o n c l u s i o n t h a t s y s t e m s of s t r o n g l y i n t e r a c t i n g p a r t i c l e s w i t h t h e t o t a l h y p e r c h a r g e * Y = 0 p o s s e s s s p e c i a l t y p e of s y m metry, namely their characteristics are independent of t h e i s o t o p i c s p i n v a l u e T. Below we p r e s e n t m a t h e m a t i c a l f o r m a l i s m n e c e s s a r y t o d e s c r i b e t h i s s y m m e t r y w h i c h we want to c a l l t h e s y m m e t r y of h y p e r n e u t r a l s y s t e m s a n d we d i s c u s s s o m e c o n s e q u e n c e s of it. One of t h e p u z z l i n g f e a t u r e s of t h e n e w l y o b s e r v e d r e s o n a n c e s in p i o n - p i o n and p i o n - h y p e r o n s y s t e m s i s t h e d e g e n e r a c y of t h e i r p r o p e r t i e s in r e s p e c t t o i s o t o p i c s p i n v a l u e . The w e l l - k n o w n e x a m p l e s of s u c h a d e g e n e r a c y a r e ~ - and ~ - m e s o n s 2,3), p and ~ - m e s o n s 4,5), y ~ and Y ~ - r e s o n a n c e s 6,7). E x p e r i m e n t a p p a r e n t l y s h o w s t h a t t h e q u a n t u m n u m b e r s ( m a s s , s p i n , p a r i t y ) with e x c e p tion of i s o t o p i c spin c o i n c i d e in e a c h p a i r . T h i s i s
in s t r i k i n g c o n t r a s t with the p r o p e r t i e s of ~ - N r e s o n a n c e s to w h i c h a l w a y s a s i n g l e v a l u e of i s o s p i n c a n b e a s c r i b e d and f o r w h i c h c h a n g e of i s o t o p i c s p i n v a l u e m e a n s d r a s t i c c h a n g e of t h e r e s o n a n c e characteristics. The p e c u l i a r i t y of t h e n e w r e s o n a n c e s , h o w e v e r , i s t h a t a l l of t h e m h a v e h y p e r c h a r g e F = 0, w h i c h i s not t h e c a s e f o r ~ - N r e s o n a n c e s . W e t h i n k t h a t i t m i g h t b e v e r y s i g n i f i c a n t and p o i n t to a v e r y i m p o r t a n t r o l e which h y p e r c h a r g e p l a y s in s t r o n g i n t e r a c t i o n s t . A c c o r d i n g l y we p r o p o s e t o d i s t i n g u i s h t h e h y p e r c h a r g e d and h y p e r n e u t r a l s y s t e m s of s t r o n g l y i n t e r a c t i n g p a r t i c l e s . We a s s u m e t h a t t h e l a t t e r c l a s s of s y s t e m s r e v e a l s new t y p e of s y m m e t r y w h i c h l e a d s to d e g e n e r a c y in i s o t o p i c spin. E x p e r i m e n t a l d a t a now a v a i l a b l e give no e x c l u sions from this regularity. Besides already ment i o n e d e x a m p l e s we m a y p o i n t to ~ and /. p a r t i c l e s , which a r e known to have spin ½ and n e a r l y e q u a l
* The hypercharge is defined as follows: Y= S + B, where S is the strangeness and B is the baryonic number.
t This has already been stressed in different connection by Schwinger 8) and Sakurai 9). 47
PHYSICS
ETUDE
DES
REACTIONS
LETTERS
(p,pd)
1August 1962
SUR
Li 6 ET
Li T
C. R U H L A , M. RIOU, J . P . GARRON, J. C. J A C M A R T et L. MASSONNET Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucl~aire, Orsay Re~u le 9 Juillet 1962
L ' e t u d e d e s r e a c t i o n s (10,2p) p e r m e t d ' o b t e n i r d e s i n f o r m a t i o n s s u r l a s t r u c t u r e d e s n o y a u x l e g e r s et donne en p a r t i c u l i e r l a d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e d e s p r o t o n s en f o n c t i o n de l e u r i m p u l s i o n darts le noyau. C e t t e e t u d e f a i t a p p a r a t t r e une d i f f e r e n c e n o t a b l e e n t r e l e s n o y a u x L i 6 et L i T. Une p r e m i e r e e x p e r i e n c e f a i t e ~ O r s a y 1,2) a m o n t r e que l a d i s t r i b u tion de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e p o u r l e s p r o t o n s l e s m o i n s l i e s - p r o t o n s p d a n s le m o d u l e en couche -p r e s e n t e un m i n i m u m m a r q u e aux a n g l e s ¢ o r r e s p o n dant ~ q = 0 p o u r L i 7, m a i s e s t b e a u c o u p p l u s e t r o i t e p o u r L i 6 s a n s f a i r e a p p a r a t t r e de m i n i m u m b i e n net. Une e x p e r i e n c e p l u s r e c e n t e f a i t e ~ U p p s a l a 3), a v e c une r e s o l u t i o n a n g u l a i r e a c c r u e , f o u r n i t une i n d i c a t i o n p o u r l ' e x i s t e n c e de c e m i n i m u m . C e c i l~ve l e s d i f f i c u l t e s d ' i n t e r p r e t a t i o n de l a r e a c t i o n L i 6 ( p , 2p)He 5 p u i s q u e p a r a i t p r o b a b l e une t r a n s i t i o n ~ l = 1, oui, s a n s que s o i t e x c l u e une c o n t r i b u tion p l u s f a i b l e d ' u n e t r a n s i t i o n Al = 0, non 4). L a d i f f e r e n c e qui s u b s i s t e n e a n m o i n s p e u t c o n d u i r e s u p p o s e r que l e s s t r u c t u r e s de L i 6 e t L i 7 sont d i s t i n c t e s , c e l l e de L i 6 p o u v a n t ~ t r e i n t e r p r e t e e p a r un m o d u l e en s o u s - s t r u c t u r e ,v + d plutSt que p a r un m o d u l e en c o u c h e , c o m m e c e l a a e t e s u g g e r e p l u s i e u r s r e p r i s e s 5). C ' e s t d a n s le but d ' o b t e n i r p l u s d ' i n f o r m a t i o n s s u r le n o y a u L i 6 q u ' a ere e n t r e prise l'etude comparative des reactions (p,pd) sur l e s n o y a u x L i 6 et L i 7. On p e u t p e n s e r en e f f e t que, s i la s t r u c t u r e ~ + d a une p r o b a b i l i t e e l e v e e d a n s L i 6, l a r e a c t i o n ( p , p d ) s e p r e s e n t e r a c o m m e une d i f f u s i o n q u a s i l i b r e d ' u n p r o t o n s u r un d e u t e r o n . Nous a v o n s donc e t e a m e n e s • e t u d i e r e g a l e m e n t l a d i f f u s i o n e l a s t i q u e et l a r e a c t i o n (p, 2p) s u r le d e u terium, pour l'interpretation des resultats experim entaux. Les conditions cinematiques utilisees pour les r e a c t i o n s (p, 2p) ont d e j ~ e t e s i g n a l e e s 6). L e p r i n c i p e de l a r e a c t i o n ( p , p d ) s ' e n i n s p i r e d i r e c t e m e n t . On d e f i n i r a de l a m ~ m e fa¢on l e s q u a n t i t e s : Eo, Po e n e r g i e et i m p u l s i o n du p r o t o n i n c i d e n t , E_, 1J m ol~. , e n e r g i e et i m p u l s i o n du p r o t o n d i f f u s e , Ed, Pd, e n e r g i e e t i m p u l s i o n du d e u t e r o n d i f f u s e , E r , P r , e n e r g i e et i m p u l s i o n de r e c u l du n o y a u r e s i d u e l , q i m p u l s i o n du d e u t e r o n d a n s le n o y a u c i b l e , E L e n e r g i e de l i a i s o n du d e u t e r o n d a n s le n o y a u c i b l e , 0p et Od, a n g l e s de d i f f u s i o n du p r o t o n et du d e u t e 44
r o n . Si l ' o n c h o i s i t une c i n e m a t i q u e a a n g l e s e g a u x (Op = 0d = 0) et i m p u l s i o n s e g a l e s LOp[ = [Pdl = P, l ' a p p r o x i m a t i o n de l ' i m p u l s i o n d a n s un m o d u l e p a r t i c u l e i n d e p e n d a n t e p e r m e t d ' o b t e n i r l ql p a r l a s i m p l e r e l a t i o n q ~ - P r = Po - 2p c o s 0. C e t t e c o n dition e s t r e a l i s e e e x p e r i m e n t a l e m e n t , d ' u n e p a r t en p r e n a n t u n i q u e m e n t en c o n s i d e r a t i o n le p i c de l'energie somme Ep + Ed = EO - EL (ER etant negligeable), d'autre part, en imposant IPp[ = ]Pd[ par selection d'une bande d'energie sur la vole deuteron. A titre d'exemple, pour la diffusion ~,pd) elastique des protons de 155 MeV par le deuterium on obtient Ep = 102 MeV, Op = Od = 51°, Ed = 53 MeV, q = 0. Ces resultats sont leg~rement modifies dans le cas de reaction p,pd sur Li (Ec = 1.5 MeV) et Li7 (EL = 10.8 MeV). Le dispositif d'etude des reactions ~,2p) a ete d4crit precedemment 2,6). Le dispositif d'etude des reactions (p,pd) reste le m~me quant ~ son principe; il est simplement modifie pour detecter des deuterons. Les deux telescopes sont particularises: sur la vole deuteron, un cristal NaI(TI) ~ fen~tre mince permet d'abaisser le seuil ~t 20 MeV. Stir la vole proton au contraire, on rajoute tm ralentisseur en polyethylene (CH2), ce qui porte le seuil ~ 90 MeV. Le choix un peu particulier de ces seuils de reaction presente plusieurs avantages. Dans les conditions cinematiques de notre reaction (Ep = 102 MeV, Ed = 53 MeV), les ralentissementsdifferents sur les deux telescopes permettent d'obtenir finalement des impulsions sensiblement egales dans les deux NaI, ce qui faeilite leur addition. De plus, le seuil eleve sur la vole proton eli_mineune partie des reactions (p, 2p)parasites. L'ensemble electronique per,net la realisation simultanee de routes les conditions einematiques choisies. Un circuit d'addition permet d'envoyer sur le selecteur ~t 256 canauxun signal proportionnel ~t Ep + Ed. Un selecteur unicanal fixe une bande de 53 + 5 MeV sur la voie deuteron, ee qui impose la condition [pp] = IPd]- Enfin pour obtenir une elimination severe des reactions (10,2p) eventuelles, on ajoute au dispositif anterieur 2,6), une vole supplementaire. Le plastique 4 donne un signal proportionnel au pouvoir de ralentissementdE/dx des particules qui le traversent. Le spectre qui en
Volume 2, n u m b e r 1
PHYSICS
r ~ s u l t e c o m p r e n d en p a r t i c u l i e r un pic c o r r e s p o n dant aux d e u t e r o n s , s u r l e q u e l on fixe l a bande d ' u n :second s e l e c t e u r u n i c a n a l . Le c o m p t a g e g e n e r a l s u r l a s o m m e n ' e s t debloque que si l e s deux c o n d i t i o n s i m p o s e e s p a r l e s s e l e c t e u r s u n i c a n a u x sont r e a l i s e e s s i m u l t a n e m e n t . P a r a i l l e u r s , le s i g n a l du p l a s t i q u e 4 e s t envoye e g a l e m e n t s u r un s e l e c l:eur ~ 50 c a n a u x , ~t t i t r e de contrSle. On peut a i n s i c o m p t e r le n o m b r e d ' e v e n e m e n t s (p,pd), d ' u n e p a r t s u r le pic s o m m e a y 256 c a n a u x , d ' a u t r e p a r t s u r le pic de d e u t e r o n s au 50 canaux. L a c o n c o r d a n c e e n t r e l e s deux m e s u r e s e s t une g a r a n t i e du bon f o n c t i o n n e m e n t de l ' a p p a r e i l l a g e (fig. 1).
signal
t
.~ Ampli 2Mhz [
dE
PI4
P13
P] '1
P12
F~ Ampli2Mhz
l CoincidencesI | r'apides 1
Coi~g~d~2g~s
s~i,~t~o~
uniconal
• Coincidences entes " Selecteur
Coincidences entes d~blocage1
ur:canal
Porte
Tc~b[occlge~
LETTERS
1 August 1962
02 = 55.5 ° p o u r la vole d e u t e r o n sont c h o i s i s de m a n i ~ r e ~ ne p a s m o d i f i e r la h u u t e u r d e s i m p u l s i o n s d a n s l e s v o i e s NaI quand on p a s s e de l a r e a c tion ~ , p d ) ~ l a r e a c t i o n ~ , 2p). Nous a v o n s c o n s t a t e que l ' i n t r o d u c t i o n de la c o n d i t i o n s u r d E / d x e l i m i n a i t 95% d e s r e a c t i o n s (p, 2p) p a r a s i t e s . Les cibles utilisees au cours des differentes e x p e r i e n c e s e t a i e n t : u n e cible CH 2 de 0.088 g / c m 2, une c i b l e CD 2 ( p a r a f f i n e d e u t g r e e ) de 0.086 g / c m 2 avec un r a p p o r t H / D = 3.8%, une c i b l e Li 6 de 0.026 g / c m 2, et une c i b l e Li 7 de 0.06 g / c m 2. L e s v a l e u r s a b s o l u e s d e s s e c t i o n s e f f i c a c e s ont ete d e t e r m i n g e s p a r c o m p a r a i s o n au~ r e s u l t a t s o b t e n u s p o u r l a d i f f u s i o n e l a s t i q u e , en ~ t i l i s a n t l e s v a l e u r s d o n n e e s p a r C a v e r z a s i o et al. 8) p o u r la diffusion p r o t o n p r o t o n , et l e s v a l e u r s d o n n ~ e s p a r P o s t m a et W i l son 7) pore' l a diffusion p r o t o n - d e u t e r o n .
Rdaction (p, pd) s u r deutdrium On se p l a c e aux a n g l e s 0p = Od = 51 ° avec u n e c i b l e de p a r a f f i n e d e u t ~ r e e , et n o u s a v o n s deist s i g n a l e que l ' o n o b s e r v a i t u n pic s o m m e b i e n c a r a c t e r i s e (fig. 3). Ce r e s u l t a t s e r t de r e f e r e n c e pour o b t e n i r une m e s u r e r e l a t i v e de la s e c t i o n efficace de r e a c t i o n (p,pd) s u r une c i b l e q u e l c o n q u e . I1 s u f fit p o u r c e l a de c o m p a r e r le n o m b r e d'gvenement.~ s o u r le pic s o m m e d a n s l e s deux cas. On p o u r r a en d e d u i r e u n e m e s u r e a b s o l u e , en u t i l i s a n t l e s c o u r b e s e x p e r i m e n t a l e s de P o s t m a et W i l s o n 7) s u r la diffusion g l a s t i q u e des p r o t o n s p a r le d e u t e r i u m , qui d o n n e n t a p r ~ s r e c o n v e r s i o n d a n s le s y s t ~ m e du l a b o r a t o i r e : 0p = 51 ° , Od = 51 ° , d ~ / d ~ = 0 . 8 9 m b / s t .
lin~,.aire Rdaction (p, 2p) s u r le d e u t d r i u m Ampli 2Mhz [
$61ecteur, SO canaux ,,,
Addition
~
Fig. 1. Diagramme des circuits ~lectroniques. L ' e n s e m b l e electronique utilise etant assez i m p o r t a n t , i l e s t i n d i s p e n s a b l e de p o u v o i r d i s p o s e r de c o n t r S l e s p h y s i q u e s p e r m e t t a n t de v e r i f i e r le f o n c t i o n n e m e n t global du s y s t ~ m e ~t tout i n s t a n t . Nous a v o n s etudig d ' a b o r d l a diffusion e l a s t i q u e (p,pd) s u r le d e u t e r i u m et a v o n s o b t e n u s u r le s e l e c t e u r ~t 256 c a n a u x u n pic s o m m e c a r a c t e r i s t i q u e dont l a l a r g e u r a m i h a u t e u r e s t 3 MeV, soit u n e r e s o l u tion de 2%. Nous a v o n s u t i l i s e cette r e a c t i o n a u debut p o u r le r e g l a g e , p u i s e n s u i t e c o m m e t e s t de bon f o n c t i o n n e m e n t de l ' a p p a r e i l l a g e . P a r a i l l e u r s , n o u s a v o n s ~ g a l e m e n t r g a l i s g l a diffusion e l a s t i q u e (p, 2p) s u r l ' h y d r o g ~ n e , ce t e s t gtant utiUsg p o u r c o n t r S l e r si u n e r e a c t i o n (p, 2p) p a r a s i t e e t a i t e l i m i n g e c o n v e n a b l e m e n t p a r l a c o n d i t i o n i m p o s e e au d E / d x . L e s a n g l e s O1 = 32.5 ° p o u r l a vole p r o t o n ,
L'etude est menge par une methode identique celle utilisee prgcgdemment pour d ' a u t r e s r e a c t i o n s (p, 2p) 5,6). La c i b l e de p a r a f f i n e d e u t e r g e (CD2) c o n t i e n t 3.8% d ' h y d r o g ~ n e . On f e r a donc d e s m e s u r e s p a r d i f f e r e n c e en c o m p a r a n t a la diffusion e l a s t i q u e (p, 2p) s u r une c i b l e de polygthyl~ne (CH2). On o b t i e n t d ' a b o r d l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e en f o n c t i o n de 0, et l ' o n en dCduit l a d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e en f o n c t i o n de l ' i m p u l s i o n q du p r o t o n darts le d e u t e r i u m , o n peut r e p r e s e n t e r l e s p o i n t s e x p e r i m e n t a u x soit p a r u n e c o u r b e de g a u s s , exp [- (q/qa) z] , soit ce qui e s t p r g f e r a b l e p a r une c o u r b e de la f o r m e [ 1 / ( q 2 + qa2)] 2 q u i e s t la f o r m e a s y m p t S t i q u e c o r r e s p o n d a n t fi u n p u i t s de p o t e n t i e l c a r r e p o u r le d e u t e r o n . D a n s ce c a s la v a l e u r du p a r a m ~ t r e qa e s t 46 M e V / c , calculCe d ' a p r ~ s la v a l e u r de l ' e n e r g i e de l i a i s o n . Nous o b t e n o n s pour le p a r a m ~ t r e qa, d a n s l e s deux c a s , la v a l e u r 55 + 5 M e V / c . E n f i n , la s e c t i o n efficace au s o m m e t de la d i s t r i b u t i o n e s t 5.5 m b st -2 MeV -1. Nous a v o n s c o m p a r e n o s r e s u l t a t s a ceux de K u c k e s et al. 9). La c o n c o r d a n c e e s t v a l a b l e ~t une p r e c i s i o n de 10%, ce qui e s t s a t i s f a i s a n t .
45
Volume 2, number 1
PHYSICS
LETTERS
1 August 1962
Rdaction (p, pd) s u r Li6 A p r ~ s r e g l a g e a v e c la c i b l e d e p a r a f f i n e d e u t e r e e - ce qui nous p e r m e t l ' i d e n t i f i c a t i o n du p i c s o m m e en r e a c t i o n (p,pd) -- l ' i n t r o d u c t i o n de l a c i b l e de L i 6, f a r a p p a r a t t r e au m ~ m e p o i n t du spectre, des evenements assez abondants. Le pic e s t ~t p e i n e p l u s e t a l e , et se p l a c e s e n s i b l e m e n t ~t l a m 6 m e p o s i t i o n (fig. 2). L ' e t a l o n n a g e en e n e r g i e a e t e d e t e r m i n e ~ p a r t i r du p o i n t 155 MeV, p a r un c a l c u l de r a l e n t i s s e m e n t darts l e s d e u x t e l e s c o p e s .
30
"0Q. n-
¢- 20 ® E
•
.
p b st-2MeV-1 i 7 ~ ~
Re~Jon -- II
d3~
R~[iOff
6Li(p,pd) 7Li[p,pd)
o~_=45~_
Od:Op=O 45" 50" 55" 60"" R~zctionSLi~.lul,) 8'0 6'0 4b 2'0 d 2'0 4'0 6'0 8'0 150 l~Oq~ R~action'Li~p.pd) 6b 4b 2'0 5 2'0 4'o 6'o 8'0 16o 120qN-~ ~
/ El'alonnage 'lOcanoux ~, 1,7 MeV
Fig. 3. Distribution de correlation angulaire des r~aetions Li6(p,pd) et Li7(p, pd). La distribution de densit~ p(q) s'en d6duit par simple changement d'~ehelle sur l'axe des abseisses.
p e u t e c r i r e en a p p r o x i m a t i o n de B o r n 10) I
Canoux (El + E2} MeV
I I1LJ
I.I /
120 140 160
I
i ~
i
180?200 220 155 MeV
"0 R#action 7Li (p,pd) 01
=
02
Etalonnage 10 conaux..~3
=51"
MeV
i,°I I
I
cQnoux120 (E,+E2) MeV
I
140
150
\\\"
I
180 ~ 20( 155 MeV
E
0 Z
Fig. 2. Spectre de somme, des r~actions Li6(p,pd) et Li7(p,pd). On a reprSsent~ en pointill~ la courbe de diffusion 61astique (p,pd), normalisSe en o r donn~e au sommet du spectre. Ce c a l c u l c o m p o r t a n t n e c e s s a i r e m e n t q u e l q u e i m p r e c i s i o n , l ' e t a l o n n a g e n ' e s t donne q u ' ~ t i t r e i n d i catif. On p e u t t o u t e f o i s c o n s i d e r e r q u ' i l donne un bon o r d r e de g r a n d e u r . Nous i n t e r p r e t o n s le p i c o b s e r v e c o m m e e t a a t dfi A une r e a c t i o n ( p , p d ) s u r le noyau L i 6. L ' e n e r g i e de l i a i s o n du d e u t e r o n etant f a i b l e (1.5 MeV), c e p i c doit b i e n ~ t r e v o i s i n du p i c e l a s t i q u e ( p , p d ) . L e s l a r g e u r s sont du m ~ m e o r d r e , ce qui e x c l u t l a p o s s i b i l i t e d ' e v ~ n e m e n t s t r ~ s i n e l a s t i q u e s . En f a i s a n t v a r i e r O, on p o u r r a s u i v r e l ' d v o l u t i o n du p i c s o m m e , et en d e d u i r e l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e o Si on a d m e t que l e s d e u t e r o n s p r e e x i s t e n t a v a n t l e choc d a n s L i 6, on p e u t d e t e r m i n e r l e u r d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e p(q) en fonction de l e u r i m p u l s i o n q. L a c o r r e s p o n d a n c e e n t r e q et 0 a e t e indiquee c i - d e s s u s . Si on n e g l i g e l e s t e r m e s v a r i a n t peu a v e c q, on 46
m--ffT-alff~-sE d
6
Reachon Li (p, pd) O~ : 02 = 51"
E
c~
500
d3~
cc [do'~d~
Jp-d
P(q) rld
155 MeV oQ [Id p e u t 8 i r e i n t e r p r e t e c o m m e l a p r o b a b i l i t e d ' e x i s t e n e e d ' u n e s o u s - s t r u e t u r e d e u t e r o n darts L i 6. L e p a s s a g e de l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e ~ l a d i s t r i b u t i o n de d e n s i t e , s e r e d u i t done un e h a n g e m e n t d ' e c h e l l e s u r l ' a x e d e s a b s c i s s e s (fig. 3). P o u r r e p r e s e n t e r l e s p o i n t s e x p e r i m e n t a u x , on a l e c h o i x , 1~ a u s s i , e n t r e d e s c o u r b e s de l a f o r m e exp [ - q/qa] 2 ou [ 1 / ( q 2 + qa2)] 2. L e p a r a m ~ t r e qa e s t e g a l • 45 + 5 M e V / c , e t l a s e c t i o n e f f i c a c e au s o m m e t a t t e i n t 500 +/zb st - 2 MeV -1. I1 s ' a g R done d ' u n p h e n o m ~ n e t r ~ s m a r q u e .
Rdaction (p, pal) s u r LiT Sur le m ~ m e p r i n c i p e on r e a l i s e e n s u r e l a r e a c t i o n ( p , p d ) s u r L i 7. L a s e c t i o n e f f i c a c e au s o m m e t de la d i s t r i b u t i o n n ' e x c ~ l e p a s 70 ± 20 #b s t -2 MeV -1. P a r a i l l e u r s l a d i s t r i b u t i o n e s t r r ~ s ~ t a l e e , c e qui p o u r r a i t l a i s s e r e n v i s a g e r l ' e x i s t e n c e d ' e f l e t s s e c o n d a i r e s t e l s que d e s d i f f u s i o n s ( p , 2 p ) ou ( p , p n ) s u i v i e s de p i c k - u p .
Rdaction (p, pt) s u r Li 7 P o u r d e s r a i s o n s l i e e s a u x s e u i l s de d e t e c t i o n , n o t r e a p p a r e i l l a g e ne p o u v a R p e r m e t t r e 1 a r a i s e en e v i d e n c e de r e a c t i o n s ( p , p t ) a v e c L i 6, si t o u t e f o i s e l l e s e x i s t e n t . P a r c o n t r e , p o u r L i 7, l d s c o n d i t i o n s de f o n c t i o n n e m e n t e t a i e n t c o n v e n a b l e s et n o u s a v o n s o b s e r v e en tout 19 e v d n e m e n t s c o r r e s p o n d a n t • d e s p a r t i e u l e s de m a s s e > 2, qui d o i v e n t ~ t r e en g r a n d e m a j o r i t e d e s t r i t o n s , c a r l e u r p o u v o i r de r a l e n t i s s e m e n t ne p e u t c o r r e s p o n d r e ~t d e s p a r t i c u l e s ~. C e c i nous p e r m e t de f i x e r une l i m i t e s u p e r i e u r e p o u r l a r e a c t i o n Li7(p, pt)He 4, dont le m a x i m u m
V o h u n e 2, n u m b e r 1
PHYSICS
LETTERS
c o r r e s p o n d r a i t a une s e c t i o n e f f i c a c e de l ' o r d r e '2.0 ~b s t - 2 M e V - 1 .
Conclusions Les caracteristiques de la reaction (p,pd) sur L i 6 ( s e c t i o n e f f i c a c e i m p o r t a n t , f i n e s s e de l a d i s t r i b u t i o n de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e ) , s o n t t r ~ s en f a v e u r d e l ' e x i s t e n c e de d e u t e r o n s a l ' i n t e r i e u r de n o y a u L i 6 a v e c une p r o b a b i l i t e e l e v e e . L~t e n c o r e , une d i f f e r e n c e n e t t e a p p a r a f t e n t r e l e s n o y a u x L i 6 et L i 7 , l ' e x i s t e n c e de d e u t e r o n s d a n s le n o y a u L i 7 e t a n t b e a u c o u p p l u s c o n t e s t a b l e . P a r a i l l e u r s en comparant les resultats des reactions (p,pd) sur Li6 et ( p , p t ) s u r Li7 dont l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s a u s o m m e t de l a d i s t r i b u t i o n sont d a n s un r a p p o r t 0.04, on p e u t d e d u i r e clue l ' e x i s t e n c e d ' u n e s o u s - s t r u c t u r e t r i t o n d a n s L i 7 a une p r o b a b i l i t e f a i b l e c o m p a r e e c e l l e du d e u t e r o n d a n s L i @. Enfin, il est possible d'obtenir des resultats q u a n t i t a t i f s en c o m p a r a n t l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s de
1 A u g u s t 1962
diffusion elastique (p,2p) et (p,pd) sur l'hydrog~ne et le d e u t e r i u m d ' u n e p a r t , a v e c l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s de r e a c t i o n (p, 2p) et ( p , p d ) s u r L i 6 d ' a u t r e p a r t . On p e u t en c o n c l u r e que l a p r o b a b i l i t e d ' e x i s t e n c e de l a s o u s - s t r u c t u r e d e u t e r o n d a n s L i 6 e s t s u p e r i e u r e a 34 + 13%, c e t t e p r e m i e r e v a l e u r e t a n t o b t e n u e en s u p p o s a n t que l ' a t t e n u a t i o n e s t l a m@me pour les reactions (p,2p) et (p,pd).
Rgfdrences 1) J . P . G a r r o n et M., Phys. Rev. Letters 7 (1961) 261. 2) J . P . G a r r o n et al., Nuclear Phys. 37 (1962) 26, ~ p a ra~tre. 3) G. Tibell et al., Physics Letters 1 (1962) 172. 4) T. Berggren et al., Physics Letters 1 (1962) 88. T. Berggren et G. Jacob, Physics Letters 1 (1962) 258. 5) D.R.Inglis, Nuclear Phys. 30 (1962) 1. 6) J . P . G a r r o n et al., J. de Phys. 22 (1961) 622. 7) H. Postma et R.Wflson, Phys. Rev. 121 (1961) 1229. 8) C. Caverzasio et al., J. de Phys. 22 (1961) 628. 9) A. F.Kuckes et al., Ann. Phys. 15 (1961) 193. 10) M. Jean, communication priv~e.
*****
SYMMETRY
OF STRONGLY INTERACTING WITH HYPERCHARGE Y = 0
SYSTEMS
A. M. BALDIN and A . A. KOMAR Joint Institute of Nuclear Research, Dubna Lebedev Physical Institute, Moscow Received 28 June 1962
In a r e c e n t p a p e r 1) a n a l y s i n g v a r i o u s e x p e r i m e n t a l d a t a we h a v e c o m e to a c o n c l u s i o n t h a t s y s t e m s of s t r o n g l y i n t e r a c t i n g p a r t i c l e s w i t h t h e t o t a l h y p e r c h a r g e * Y = 0 p o s s e s s s p e c i a l t y p e of s y m metry, namely their characteristics are independent of t h e i s o t o p i c s p i n v a l u e T. Below we p r e s e n t m a t h e m a t i c a l f o r m a l i s m n e c e s s a r y t o d e s c r i b e t h i s s y m m e t r y w h i c h we want to c a l l t h e s y m m e t r y of h y p e r n e u t r a l s y s t e m s a n d we d i s c u s s s o m e c o n s e q u e n c e s of it. One of t h e p u z z l i n g f e a t u r e s of t h e n e w l y o b s e r v e d r e s o n a n c e s in p i o n - p i o n and p i o n - h y p e r o n s y s t e m s i s t h e d e g e n e r a c y of t h e i r p r o p e r t i e s in r e s p e c t t o i s o t o p i c s p i n v a l u e . The w e l l - k n o w n e x a m p l e s of s u c h a d e g e n e r a c y a r e ~ - and ~ - m e s o n s 2,3), p and ~ - m e s o n s 4,5), y ~ and Y ~ - r e s o n a n c e s 6,7). E x p e r i m e n t a p p a r e n t l y s h o w s t h a t t h e q u a n t u m n u m b e r s ( m a s s , s p i n , p a r i t y ) with e x c e p tion of i s o t o p i c spin c o i n c i d e in e a c h p a i r . T h i s i s
in s t r i k i n g c o n t r a s t with the p r o p e r t i e s of ~ - N r e s o n a n c e s to w h i c h a l w a y s a s i n g l e v a l u e of i s o s p i n c a n b e a s c r i b e d and f o r w h i c h c h a n g e of i s o t o p i c s p i n v a l u e m e a n s d r a s t i c c h a n g e of t h e r e s o n a n c e characteristics. The p e c u l i a r i t y of t h e n e w r e s o n a n c e s , h o w e v e r , i s t h a t a l l of t h e m h a v e h y p e r c h a r g e F = 0, w h i c h i s not t h e c a s e f o r ~ - N r e s o n a n c e s . W e t h i n k t h a t i t m i g h t b e v e r y s i g n i f i c a n t and p o i n t to a v e r y i m p o r t a n t r o l e which h y p e r c h a r g e p l a y s in s t r o n g i n t e r a c t i o n s t . A c c o r d i n g l y we p r o p o s e t o d i s t i n g u i s h t h e h y p e r c h a r g e d and h y p e r n e u t r a l s y s t e m s of s t r o n g l y i n t e r a c t i n g p a r t i c l e s . We a s s u m e t h a t t h e l a t t e r c l a s s of s y s t e m s r e v e a l s new t y p e of s y m m e t r y w h i c h l e a d s to d e g e n e r a c y in i s o t o p i c spin. E x p e r i m e n t a l d a t a now a v a i l a b l e give no e x c l u sions from this regularity. Besides already ment i o n e d e x a m p l e s we m a y p o i n t to ~ and /. p a r t i c l e s , which a r e known to have spin ½ and n e a r l y e q u a l
* The hypercharge is defined as follows: Y= S + B, where S is the strangeness and B is the baryonic number.
t This has already been stressed in different connection by Schwinger 8) and Sakurai 9). 47