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Forme du spectre de la transition β de 1510 keV et spin de 152Eum1
Volume 30B, number 3
FORME
PHYSICS
DU
SPECTRE ET
LETTERS
29 September 1969
DE LA TRANSITION SPIN DE 152Euml
fl D E
1510
keV
S. ANDRI~, P. LIAUD, F. P E R A L E S et S. Y. VAN D E R W E R F * Institut des Sciences NuclOaires et Laboratoire de Physique NuclOaire, Centre d't~tudes Nucl$aires de Grenoble, France
Re~u le 6 A6ut 1969
The beta spectrum of the decay of 152Euml (9.3 h) to the first excited state of 152Gd is found to have the "unique" shape, providing strong additional evidence that the spin of the initial state is 0-.
L ' a t t r i b u t i o n du s p i n O- ~ l ' 6 t a t i s o m 4 r i q u e de 9.3 h de 1 5 2 E u m l a dt4 c o n t r o v e r s 4 e . L ' i n t6r@t p a r t i c u l i e r de la d 6 t e r m i n a t i o n de ce s p i n e s t li4, c o m m e on s a l t , ~ l ' i n t e r p r 4 t a t i o n de l ' e x p 6 r i e n c e f a m e u s e de G o l d h a b e r et al. [1] c o n c l u ant & une h41icit6 -1 d e s n e u t r i n o s ~ p a r t i r de la s e q u e n c e de s p i n 0 ( C E ) I - ( y ) 0 dans la d 6 s i n t 6 g r a t i o n de c e t 6tat v e r s 152Sm. L e s p r i n c i p a u x a r g u m e n t s en f a v e u r d ' u n s p i n 0- s o n t l e s s u i v a n t s : 1. Le m o m e n t m a g n 6 t i q u e de 152Eu m l e s t i n f 6 r i e u r ~t 4 x 10 -3 m. n. [2]. 2. L a t r a n s i t i o n i s o m 4 r i q u e (0-, 1-) ~ 3- n ' e s t pas observ6e. La p6riode partielle correspond a n t e , s u p 6 r i e u r e ~t 50 a, c o n d u i t fi a d m e t t r e un c a r a c t 6 r e M3 plut0t que E2 p o u r c e t t e t r a n s i t i o n •
.
-
-t-
c u l a i r e m e n t darts l a c a s c a d e 0 - , 1 - ( f i 3 ) l - ( y ) 0 + d e v r a i t p e r m e t t r e de t r a n c h e r s a n s a m b i g u i t 6 , le n i v e a u i n t e r m 6 d i a i r e ~tant connu de fa~on s a r e ; e l l e e s t m a l h e u r e u s e m e n t t r 6 s d i f f i c i l e . Le r ~ s u l t a t de L o b a s h o v et a l . , e s t i n c o m p a t i b l e a v e c une t r a n s i t i o n G . - T p u r e ; c e s a u t e u r s c o n c l u e n t donc ~ un s p i n 1- [6]. L e s a r g u m e n t s 4 6tant ~ la v 6 r i t ~ a s s e z f a i b l e s , au d i r e d e s a u t e u r s e u x - m e m e s , il nous a s e m b l ~ u t i l e de d o n n e r une r 6 p o n s e ~ l a q u e s tion: le s p e c t r e / 7 1 a - t - i l ou non la f o r m e u n i q u e ? L e s m e s u r e s ont 4t6 f a i t e s ~ l ' a i d e d ' u n s p e c t r o m 6 t r e /7 m a g n 6 t i q u e ~ i m a g e i n t e r m 6 d i a i r e
r3].
3. L e c o e f f i c i e n t de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e ill-Y(344) m e s u r 4 en f o n c t i o n de l ' 6 n e r g i e e s t en bon a c c o r d a v e c le c o e f f i c i e n t t h 6 o r i q u e p o u r une t r a n s i t i o n [31 " u n i q u e " [4]. 4. Q u e l q u e s a r g u m e n t s a d d i t i o n n e l s ont 6t6 t i r 6 s de l ' 6 t u d e d e s t r a n s i t i o n s / 3 + et /3 v e r s 152Sm et 152Gd: d i f f 6 r e n c e d ' 4 n e r g i e e n t r e l e s d e u x b r a n c h e s fi+ ( E y ~ 122 keV) m i e u x r e p r o duite p o u r un t r a c 6 de K u r i e de la b r a n c h e i n t e r n e c o r r i g 6 o u r une f o r m e " u n i q u e ~, v a l e u r s log f l d e s b r a n c h e s j + et ;~-, a b o u t i s s a n t aux p r e m i e r s e x c i t 6 s 2 +, n o r m a l e s p o u r d e s t r a n s i t i o n s u n i q u e s (~ 8.6) [5]. B i e n que l e s a r g u m e n t s 1 ~ 3 s o i e n t t r 6 s f o r t s , a u c u n e de c e s e x p 6 r i e n c e s n ' e x c l u t tout f a i t la p o s s i b i l i t 6 1-. La m e s u r e de la c o r r e l a t i o n ~-~' p o l a r i s 6 c i r *
N~ltuurkunding I,aboratorium dor Rijksuniversiteit, O,',>~dngen, I,a Hollande. t6t)
1_
Ii~l -ill ij
1315
1,0 600
2
i
800 i
1000 I,
3
1200 I
Elk,eV)
W(moc2}
Fig. 1. Faeteur de forme exp6rimental de la transition /31 de 1510 keV. Les b a r r e s d ' e r r e u r purement statistiques tiennent compte des coincidences fortuites. En trait plein [e faeteur de forme th6oriq%e K(q 2 +~-2 p2) ajust6 sur les points exp6rimentaux fX" = 21.6 pour 18 degr6s de liberl6).
Volume 30B, number 3
PHYSICS
S i e g b a h n - S l t i t i s m o n t d en c o i n c i d e n c e s f i - 7 . Cet a p p a r e i l l a g e , u t i l i s a n t n o t a m m e n t une t e c h n i q u e de c o n v e r s i o n t e m p s a m p l i t u d e ~i la c o i n c i d e n c e r a p i d e , et l e s d i v e r s e s m e s u r e s de c o n t r S l e ont ~td d d c r i t s p a r a i l l e u r s [7]. On a i r r a d i d du n i t r a t e d ' e u r o p i u m n a t u r e l s p e c t r o s c o p i q u e m e n t p u t d a n s un flux t h e r m i q u e de 1.5 × 1013 c m -2 s - l p e n d a n t 30 m i n u t e s e n v i r o n de fa~on que la q u a n t i t 6 de 152Eu (12 a) f o r m 6 s o i t n 6 g l i g e a b l e . Une d i z a i n e de s o u r c e s ont 6t~ ~ v a p o r ~ e s o u s v i d e s u r s u p p o r t s m i n c e s (150 t ~ g / c m 2 de f o r m v a r ; 6 p a i s s e u r d e s s o u r c e s 2 ~ 20 t z g / c m 2 ) . Les diverses corrections (coincidences fortuites, rdsolution finie, corrdlation angulaire f i - y , etc.) ont ~t~ f a i t e s de la m a n i ~ r e h a b i t u e l l e [7]. P o u r e f f e c t u e r l e s c o r r e c t i o n s d ' e m b r a n c h e m e n t s nous a v o n s r e m e s u r ~ l e s i n t e n s i t d s r e l a t i v e s fl, p a r l ' i n t e r m ~ d i a i r e d e s i n t e n s i t d s 7 ( m e s u r ~ e s ~ la j o n c t i o n Ge(Li)) et du r a p p o r t ek(294)/fitota 1. Nous o b t e n o n s fiO/f~l/f~2/fi3 = = 100/2.72/0.05/2.02. L ' ~ n e r g i e c i n 6 t i q u e m a x i m a l e e s t d~duite du t r a c 6 de K u r i e du s p e c t r e fl0 et de l ' ~ n e r g i e du ~, E m a x ( f l 0 ) = 1852 + 4 k e V et E m a x ( f l 1) = = 1508 :~ 4 keV. L e f a c t e u r de f o r m e p o r t d s u r la f i g u r e c o r r e s p o n d :i l a s o m m a t i o n de neuf m e s u r e s : la s t a t i s t i q u e g l o b a l e e s t d ' e n v i r o n 104 c o i n c i d e n c e s p a r point. On a p o r t d en t r a i t p l e i n le f a c t e u r de f o r m e t h ~ o r i q u e " u n i q u e " C(W) = S ( W ) / L 0 = = q2 + ~ 2 p 2 (notation d e s t a b l e s de L a n d o l t d a n s l e s q u e l l e s l e s f o n c t i o n s F 0 L 0 et ~2 ont 6t~ p r i s e s a i n s i que l e s c o r r e c t i o n s d ' d c r a n [8]). N o t r e r d s u l t a t m o n t r e que d a n s l e s l i m i t e s d ' e r r e u r le s p e c t r e ~1 a b i e n la f o r m e " u n i q u e " , f a v o r i s a n t a i n s i f o r t e m e n t l ' a t t r i b u t i o n au n i v e a u i n i t i a l du spin 0-.
LETTERS
29 September 1969
N 6 a n m o i n s an s p e c t r e et a n e c o r r g l a t i o n d i rectionnelle "uniques" peuvent s'expliquer par l ' i n t e r v e n t i o n d ' u n e r ~ g l e de s d l e c t i o n (hypothdtique) qui a f f a i b l i r a i t t r ~ s f o r t e m e n t l e s d l d m e n t s de m a t r i c e d ' o r d r e an, ou m ~ m e p a r d e s v a l e u r s a c c i d e n t e l l e s de c e s d l d m e n t s de m a t r i c e : p o u r x = 0.481, u = - 0 . 0 1 0 6 , y = 6.06, z = 1 (notation de K o t a n i , m ~ t h o d e v o i r [9]), c e s deux o b s e r v a bles sont pratiquement indiscernables respectivem e n t du s p e c t r e et de la c o r r d l a t i o n t h d o r i q u e s "uniques". C e s d i f f i c u l t ~ s sont tout ~[ f a i t a n a l o g u e s c e l l e s qui ont ~t~ s o u l e v d e s (et r ~ s o l u e s ) ~i p r o p o s de la d d t e r m i n a t i o n du spin de l ' d t a t f o n d a m e n t a l du 1 4 4 p r ( v o i r [10] et l e s a r t i c l e s qui y s o n t c i t d s ) . M a i s , i c i , off le c h a m p des e x p d r i e n c e s p o s s i b l e s e s t p l u s l i m i t ~ , et la s ~ r i e d e s a r g u m e n t s ~i t i r e r de l ' d t u d e d e s t r a n s i t i o n s f i - 7 a peu p r o s d p u i s d e , p e u t e t r e f a u d r a i t - i l t e n t e r d ' o b t e n i r un r d s u l t a t d~finitif ~i p a r t i r d ' e x p ~ r i e n c e s de r d a c t i o n s n u c l d a i r e s d i r e c t e s .
Refdrences 1. M. Goldhaber, L, Grodzins et A. W. Sunyar, Phys. Rev. 109 (1958) 1015. 2. V.W. Cohen et J. Schwartz, Phys. Rev. Letters 2 (1959) 305. 3. L. Grodzins et A. W. Sunyar, Phys. Rev. Letters 2 (1959) 307. 4. S.K. Bhattacherjee, S.K. Mitra et C. V. K. Baba, Phys. Letters 6 (1963) 286. 5. D. E. Alburger, S. Ofer et M. Goldhaber, Phys. Rev. 112 (1958) 1998. 6. V.M. Lobashov, V.A. Nazarenko et L. F. Saenko, Zk. Eksp. Teor. Fiz. 43 (1962) 1579, J E T P 16 (1963) 1114. 7. S. Andrd et P. Liaud, J. Phys. 29 (1968) 395. 8. H. Behrens et J. Jiinecke, Landolt-Bbrnstein, gr. I, vol. 4 : Numerical tables for beta decay and electron capture (1969). 9. S. Andrd et L. Liaud, Nuel. Phys. A121 (1968) 337. 10. K. W. Kemper et R. G. Wilkinson, Phys. Letters ~7B 0968) 376.
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FORME
PHYSICS
DU
SPECTRE ET
LETTERS
29 September 1969
DE LA TRANSITION SPIN DE 152Euml
fl D E
1510
keV
S. ANDRI~, P. LIAUD, F. P E R A L E S et S. Y. VAN D E R W E R F * Institut des Sciences NuclOaires et Laboratoire de Physique NuclOaire, Centre d't~tudes Nucl$aires de Grenoble, France
Re~u le 6 A6ut 1969
The beta spectrum of the decay of 152Euml (9.3 h) to the first excited state of 152Gd is found to have the "unique" shape, providing strong additional evidence that the spin of the initial state is 0-.
L ' a t t r i b u t i o n du s p i n O- ~ l ' 6 t a t i s o m 4 r i q u e de 9.3 h de 1 5 2 E u m l a dt4 c o n t r o v e r s 4 e . L ' i n t6r@t p a r t i c u l i e r de la d 6 t e r m i n a t i o n de ce s p i n e s t li4, c o m m e on s a l t , ~ l ' i n t e r p r 4 t a t i o n de l ' e x p 6 r i e n c e f a m e u s e de G o l d h a b e r et al. [1] c o n c l u ant & une h41icit6 -1 d e s n e u t r i n o s ~ p a r t i r de la s e q u e n c e de s p i n 0 ( C E ) I - ( y ) 0 dans la d 6 s i n t 6 g r a t i o n de c e t 6tat v e r s 152Sm. L e s p r i n c i p a u x a r g u m e n t s en f a v e u r d ' u n s p i n 0- s o n t l e s s u i v a n t s : 1. Le m o m e n t m a g n 6 t i q u e de 152Eu m l e s t i n f 6 r i e u r ~t 4 x 10 -3 m. n. [2]. 2. L a t r a n s i t i o n i s o m 4 r i q u e (0-, 1-) ~ 3- n ' e s t pas observ6e. La p6riode partielle correspond a n t e , s u p 6 r i e u r e ~t 50 a, c o n d u i t fi a d m e t t r e un c a r a c t 6 r e M3 plut0t que E2 p o u r c e t t e t r a n s i t i o n •
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-t-
c u l a i r e m e n t darts l a c a s c a d e 0 - , 1 - ( f i 3 ) l - ( y ) 0 + d e v r a i t p e r m e t t r e de t r a n c h e r s a n s a m b i g u i t 6 , le n i v e a u i n t e r m 6 d i a i r e ~tant connu de fa~on s a r e ; e l l e e s t m a l h e u r e u s e m e n t t r 6 s d i f f i c i l e . Le r ~ s u l t a t de L o b a s h o v et a l . , e s t i n c o m p a t i b l e a v e c une t r a n s i t i o n G . - T p u r e ; c e s a u t e u r s c o n c l u e n t donc ~ un s p i n 1- [6]. L e s a r g u m e n t s 4 6tant ~ la v 6 r i t ~ a s s e z f a i b l e s , au d i r e d e s a u t e u r s e u x - m e m e s , il nous a s e m b l ~ u t i l e de d o n n e r une r 6 p o n s e ~ l a q u e s tion: le s p e c t r e / 7 1 a - t - i l ou non la f o r m e u n i q u e ? L e s m e s u r e s ont 4t6 f a i t e s ~ l ' a i d e d ' u n s p e c t r o m 6 t r e /7 m a g n 6 t i q u e ~ i m a g e i n t e r m 6 d i a i r e
r3].
3. L e c o e f f i c i e n t de c o r r e l a t i o n a n g u l a i r e ill-Y(344) m e s u r 4 en f o n c t i o n de l ' 6 n e r g i e e s t en bon a c c o r d a v e c le c o e f f i c i e n t t h 6 o r i q u e p o u r une t r a n s i t i o n [31 " u n i q u e " [4]. 4. Q u e l q u e s a r g u m e n t s a d d i t i o n n e l s ont 6t6 t i r 6 s de l ' 6 t u d e d e s t r a n s i t i o n s / 3 + et /3 v e r s 152Sm et 152Gd: d i f f 6 r e n c e d ' 4 n e r g i e e n t r e l e s d e u x b r a n c h e s fi+ ( E y ~ 122 keV) m i e u x r e p r o duite p o u r un t r a c 6 de K u r i e de la b r a n c h e i n t e r n e c o r r i g 6 o u r une f o r m e " u n i q u e ~, v a l e u r s log f l d e s b r a n c h e s j + et ;~-, a b o u t i s s a n t aux p r e m i e r s e x c i t 6 s 2 +, n o r m a l e s p o u r d e s t r a n s i t i o n s u n i q u e s (~ 8.6) [5]. B i e n que l e s a r g u m e n t s 1 ~ 3 s o i e n t t r 6 s f o r t s , a u c u n e de c e s e x p 6 r i e n c e s n ' e x c l u t tout f a i t la p o s s i b i l i t 6 1-. La m e s u r e de la c o r r e l a t i o n ~-~' p o l a r i s 6 c i r *
N~ltuurkunding I,aboratorium dor Rijksuniversiteit, O,',>~dngen, I,a Hollande. t6t)
1_
Ii~l -ill ij
1315
1,0 600
2
i
800 i
1000 I,
3
1200 I
Elk,eV)
W(moc2}
Fig. 1. Faeteur de forme exp6rimental de la transition /31 de 1510 keV. Les b a r r e s d ' e r r e u r purement statistiques tiennent compte des coincidences fortuites. En trait plein [e faeteur de forme th6oriq%e K(q 2 +~-2 p2) ajust6 sur les points exp6rimentaux fX" = 21.6 pour 18 degr6s de liberl6).
Volume 30B, number 3
PHYSICS
S i e g b a h n - S l t i t i s m o n t d en c o i n c i d e n c e s f i - 7 . Cet a p p a r e i l l a g e , u t i l i s a n t n o t a m m e n t une t e c h n i q u e de c o n v e r s i o n t e m p s a m p l i t u d e ~i la c o i n c i d e n c e r a p i d e , et l e s d i v e r s e s m e s u r e s de c o n t r S l e ont ~td d d c r i t s p a r a i l l e u r s [7]. On a i r r a d i d du n i t r a t e d ' e u r o p i u m n a t u r e l s p e c t r o s c o p i q u e m e n t p u t d a n s un flux t h e r m i q u e de 1.5 × 1013 c m -2 s - l p e n d a n t 30 m i n u t e s e n v i r o n de fa~on que la q u a n t i t 6 de 152Eu (12 a) f o r m 6 s o i t n 6 g l i g e a b l e . Une d i z a i n e de s o u r c e s ont 6t~ ~ v a p o r ~ e s o u s v i d e s u r s u p p o r t s m i n c e s (150 t ~ g / c m 2 de f o r m v a r ; 6 p a i s s e u r d e s s o u r c e s 2 ~ 20 t z g / c m 2 ) . Les diverses corrections (coincidences fortuites, rdsolution finie, corrdlation angulaire f i - y , etc.) ont ~t~ f a i t e s de la m a n i ~ r e h a b i t u e l l e [7]. P o u r e f f e c t u e r l e s c o r r e c t i o n s d ' e m b r a n c h e m e n t s nous a v o n s r e m e s u r ~ l e s i n t e n s i t d s r e l a t i v e s fl, p a r l ' i n t e r m ~ d i a i r e d e s i n t e n s i t d s 7 ( m e s u r ~ e s ~ la j o n c t i o n Ge(Li)) et du r a p p o r t ek(294)/fitota 1. Nous o b t e n o n s fiO/f~l/f~2/fi3 = = 100/2.72/0.05/2.02. L ' ~ n e r g i e c i n 6 t i q u e m a x i m a l e e s t d~duite du t r a c 6 de K u r i e du s p e c t r e fl0 et de l ' ~ n e r g i e du ~, E m a x ( f l 0 ) = 1852 + 4 k e V et E m a x ( f l 1) = = 1508 :~ 4 keV. L e f a c t e u r de f o r m e p o r t d s u r la f i g u r e c o r r e s p o n d :i l a s o m m a t i o n de neuf m e s u r e s : la s t a t i s t i q u e g l o b a l e e s t d ' e n v i r o n 104 c o i n c i d e n c e s p a r point. On a p o r t d en t r a i t p l e i n le f a c t e u r de f o r m e t h ~ o r i q u e " u n i q u e " C(W) = S ( W ) / L 0 = = q2 + ~ 2 p 2 (notation d e s t a b l e s de L a n d o l t d a n s l e s q u e l l e s l e s f o n c t i o n s F 0 L 0 et ~2 ont 6t~ p r i s e s a i n s i que l e s c o r r e c t i o n s d ' d c r a n [8]). N o t r e r d s u l t a t m o n t r e que d a n s l e s l i m i t e s d ' e r r e u r le s p e c t r e ~1 a b i e n la f o r m e " u n i q u e " , f a v o r i s a n t a i n s i f o r t e m e n t l ' a t t r i b u t i o n au n i v e a u i n i t i a l du spin 0-.
LETTERS
29 September 1969
N 6 a n m o i n s an s p e c t r e et a n e c o r r g l a t i o n d i rectionnelle "uniques" peuvent s'expliquer par l ' i n t e r v e n t i o n d ' u n e r ~ g l e de s d l e c t i o n (hypothdtique) qui a f f a i b l i r a i t t r ~ s f o r t e m e n t l e s d l d m e n t s de m a t r i c e d ' o r d r e an, ou m ~ m e p a r d e s v a l e u r s a c c i d e n t e l l e s de c e s d l d m e n t s de m a t r i c e : p o u r x = 0.481, u = - 0 . 0 1 0 6 , y = 6.06, z = 1 (notation de K o t a n i , m ~ t h o d e v o i r [9]), c e s deux o b s e r v a bles sont pratiquement indiscernables respectivem e n t du s p e c t r e et de la c o r r d l a t i o n t h d o r i q u e s "uniques". C e s d i f f i c u l t ~ s sont tout ~[ f a i t a n a l o g u e s c e l l e s qui ont ~t~ s o u l e v d e s (et r ~ s o l u e s ) ~i p r o p o s de la d d t e r m i n a t i o n du spin de l ' d t a t f o n d a m e n t a l du 1 4 4 p r ( v o i r [10] et l e s a r t i c l e s qui y s o n t c i t d s ) . M a i s , i c i , off le c h a m p des e x p d r i e n c e s p o s s i b l e s e s t p l u s l i m i t ~ , et la s ~ r i e d e s a r g u m e n t s ~i t i r e r de l ' d t u d e d e s t r a n s i t i o n s f i - 7 a peu p r o s d p u i s d e , p e u t e t r e f a u d r a i t - i l t e n t e r d ' o b t e n i r un r d s u l t a t d~finitif ~i p a r t i r d ' e x p ~ r i e n c e s de r d a c t i o n s n u c l d a i r e s d i r e c t e s .
Refdrences 1. M. Goldhaber, L, Grodzins et A. W. Sunyar, Phys. Rev. 109 (1958) 1015. 2. V.W. Cohen et J. Schwartz, Phys. Rev. Letters 2 (1959) 305. 3. L. Grodzins et A. W. Sunyar, Phys. Rev. Letters 2 (1959) 307. 4. S.K. Bhattacherjee, S.K. Mitra et C. V. K. Baba, Phys. Letters 6 (1963) 286. 5. D. E. Alburger, S. Ofer et M. Goldhaber, Phys. Rev. 112 (1958) 1998. 6. V.M. Lobashov, V.A. Nazarenko et L. F. Saenko, Zk. Eksp. Teor. Fiz. 43 (1962) 1579, J E T P 16 (1963) 1114. 7. S. Andrd et P. Liaud, J. Phys. 29 (1968) 395. 8. H. Behrens et J. Jiinecke, Landolt-Bbrnstein, gr. I, vol. 4 : Numerical tables for beta decay and electron capture (1969). 9. S. Andrd et L. Liaud, Nuel. Phys. A121 (1968) 337. 10. K. W. Kemper et R. G. Wilkinson, Phys. Letters ~7B 0968) 376.
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