Volume 7, number 2
PHYSICS
REACTIONS
INDUITES SUR
DES
LETTERS
PAR DES NOYAUX
1 November 1963
PROTONS LEGERS
DE
155
MeV
L. V A L E N T I N , G. A L B O U Y , J. P. C O H E N , M. GUSAKOW Institut du Radium Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucl~aire d'Orsay Re¢u le 4 oetobre 1963
Introduction En i d e n t i f i a n t l e s n u c l i d e s f o r m , s , n o u s a v o n s e n t r e p r i s l'~tude de r i n t e r a c t i o n d e s p r o t o n s a v e c q u e l q u e s n o y a u x l ~ g e r s . N o u s a v o n s p e n s ~ qu'une t e l l e ~tude p e r m e t t r a i t de v o i r plus c l a i r e m e n t q u ' a v e c l e s n o y a u x m o y e n s et l o u r d s , l ' i n f l u e n c e du m o d u l e n u c l ~ a i r e c h o i s i , p o u r d ~ c r i r e l'~tat du n o y a u a u m o m e n t de l ' i n t e r a c t i o n . A c e t t e fin, nous a v o n s u t i l i s ~ d e s c i b l e s de LiT, B e9 (1 ), B 10, B 11, N 1 4 ( s o u s f o r m e de N H 2 L i et BN), O16(2), F 19 (sous f o r m e de F L i ) et ~tudi~ l e s r ~ a c t i o n s s u s c e p t i b l e s d ' a b o u t i r aux n o y a u x r 6 s i d u e l s de B e 7, C 10, C 11, N 13, O 15 , F 17, N e l 9 . Irradiations L e s e i b l e s ont 4t4 i r r a d i ~ e s darts l e f a i s c e a u e x t e r n e du s y n c h r o c y c l o t r o n A p r o t o n s d ' O r s a y . L ' ~ n e r g i e d e s p r o t o n s A l a s o r t i e de c e t a c c ~ l ~ r a t e u r e s t de 155 MeV. L e f a i s c e a u a ~t~ m o n i t o r 6 A r a i d e d e s r ~ a c t i o n s : C12(p, p n ) C l l ( 3 ) p o u r l e s i r r a d i a t i o n s c o u r t e s (de 19 s A 2 mn) et C12(p, 3p3n)BeT(4) p o u r l e s i r r a d i a t i o n s p l u s l o n g u e s (de 5 A 10 mn). Mesures L e s a c t i v i t 6 s ont 6t6 d 6 t e r m i n 6 e s p a r l e s c a r a c t 6 r i s t i q u e s d a n s l e c a s de r 6 a c t i o n s a b o u t i s sant au: B e 7 ( E ~ = 480
keV,
T = 53.5 j o u r s )
c I O ( E 7 , ~ 720
keV,
T = 19
sec)
O 1 4 ( E 7 ~ 2.3
MeV,
T = 72
sec)
et p a r l e s 7 d ' a n n i h i l a t i o n d e s B+, dans t o u s l e s autres cas. P o u r l e s n u c l i d e s de p ~ r i o d e c o u r t e , l e s m e s u r e s ont c o m m e n c ~ de 30 s ~ 1 m n a p r ~ s l a fin de l ' i r r a d i a t i o n et ont p o r t ~ s u r 4 p ~ r i o d e s q u a n d l a p ~ r i o d e ~tait s i m p l e . Quand p l u s i e u r s p 4 r i o d e s 4 t a l e n t p r ~ s e n t e s , n o u s a v o n s e m p l o y 4 la m 4 t h o d e c l a s s i q u e de d4composition. R d s u l t a t s . (Voir t a b l e a u 1). En m o y e n n e , n o u s a v o n s fair c i n q d ~ t e r m i n a t i o n s de c h a q u e s e c t i o n e f f i c a c e .
L e s e r r e u r s i n d i q u ~ e s ne t i e n n e n t p a s c o m p t e de r e r r e u r a b s o l u e d e s m o n i t e u r s . S i g n a l o n s que c e r t a i n e s de c e s s e c t i o n s e f f i caces peuvent ~tre cumulatives. Discussion L e s r ~ a c t i o n s du type (p, n) : L a d i f f e r e n c e d ' o r Tableau 1 Cible
R~action
Nf
c (mb)
Li 7
p, n
Be 7
3.5
+ 0.2
Be 9
p, p 2n
Be 7
8.8
+ 0.5
B 10
p, n p, ~.
C 10 Be 7
0.65 + 0.1 7.5 + 0.5
B 11
p, n p, 2n p, c.n
C 11 C 10 Be 7
3.5 + 0.2 0.55 + 0.1 14 i 1
C 12
p, pn p, p2n p, p e n
C 11 C 10 Be 7
42 2.6 11
+ 0.3
N 14
p, p, p, p, p,
n pn z. ~n 4p 4n
O 14 N 13 C 11 C 10 Be 7
0.075 8.3 15 1.6 6.5
+ 0.01 + 0.5 _+ 1 + 0.3 + 1
016
p, p, p, p, p, p,
pn p2n e. pn~. 3p4n 5p 5n
015 014 N 13 C 11 C 10 Be 7
38 0.9 4.5 11 1 4.5
_+ 4 + 0.1 + 1 ± 1 + 0.2 _+ 1
F 19
p, p, p, p, p, p, p, p, p,
n pn p2n 2p 3n 2p4n 3p4n 4p 5n 4p 6n 6p 7n
Ne 19 F 18 F 17 015 014 N 13 C 11 C 10 Be 7
4 + 2 28 ± 3 6.5 + 1 10.5 +2 < 0.05 3 _+ 1 5.5 +_ 1 < 0.1 4 _+ 1
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Volume 7, number 2
P HYSIC S LE T T E R S
d r e de g r a n d e u r e n t r e l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s (p,n) o b t e n u e s s u r l e s n o y a u x de B 10 et N 14 et c e l l e s o b t e n u e s s u r le L i 7, B 11, F19 s e m b l e c o p - f i r m e r r h y p o t h ~ s e ~ m i s e p a r B l o o m e t G l e n d e n n i n g 5) que s e u l e s l e s t r a n s i t i o n s A T = 0, s o n t p e r m i s e s . D e t e U e s t r a n s i t i o n s ne p e u v e n t ~ t r e o b t e n u e s d a n s l e c a s d e s n o y a u x s e l f - c o n j u g u ~ s de B 10 et N 14. P a r c o n t r e l e s r ~ a c t i o n s (p, n) i n d u i t e s s u r d e s d o u b l e t s d ' i s o s p i n t e l s que l e LiT, l e B 11 et l e F 19, p e u v e n t s a t i s f a i r e ~t c e t t e r ~ g l e d e s ~ l e c t i o n . R e m a r q u o n s que l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s d e s r ~ a c t i o n s (p,n) i n d u i t e s s u r l e s 3 d o u b l e t s d ' i s o s p i n s o n t s e n s i b l e m e n t ~ g a l e s . En c e qui c o n c e r n e le L i 7 et le B 11 c e c i e s t en a c c o r d a v e c le m o d u l e d~jft cit6 5). L ' ~ t a t f o n d a m e n t a l du n o y a u r ~ s i d u e l ~tant pr~f~rentiellement form~ par ~change de charge, ce s e r a i t d a n s l e s deux c a s r e x t r a - n u c l ~ o n p~ qui i n t e r agirait. On p e u t doric p e n s e r q u e , p o u r l e s r ~ a c t i o n s (p, n) /t 155 MeV, l e p r o c e s s u s d ' ~ c h a n g e d e c h a r g e e s t preponderant. L e s r ~ a c t i o n s du t y p e (p, pn) : Si n o u s r e p r e n o n s le c o n c e p t de n e u t r o n s d i s p o n i b l e s , i n t r o d u i t p a r Benioff 6), n o u s en d ~ d u i s o n s une s e c t i o n e f f i c a c e ( p , p n ) , p a r n u c l e o n c o m p r i s e e n t r e 7 et 10 mb. C e t t e v a l e u r e s t du m ~ m e o r d r e de g r a n d e u r que c e l l e t r o u v ~ e en 6). I1 e s t bon de r e m a r q u e r t o u t e f o i s , que c e s deux e x p e r i e n c e s ont ~t~ f a i t e s , l ' u n e (la n b t r e ) en d e s s o u s du s e u i l de c r e a t i o n de m ~ s o n , r a u t r e ft une ~ n e r g i e t e l l e (5.7 GeV) que l a c r e a t i o n m u l t i p l e de m ~ s o n s e s t p e r m i s e . Si nous s u p p o s o n s m a i n t e n a n t que l o r s q u ' une r ~ a c t i o n p, pn, a l i e u s u r un n e u t r o n i n d i s p o n i b l e , un p r o t o n , un n e u t r o n , ou un "~" de d ~ s e x c i t a t i o n s e r a ~ m i s , a l o r s on p e u t p e n s e r , en n ~ g l i g e a n t l e s e f f e t s s e c o n d a i r e s , que : *
~p, pn
~ p, 2 p n + ~ p , p 2 n + ~ p , 3 p 3 n
X
N-X
'
off X r e p r 6 s e n t e l e n o m b r e de n e u t r o n s d i s p o n i b l e s , N l e n o m b r e t o t a l de n e u t r o n s et ~*p, 2 p n l a c o n t r i b u t i o n de c e t t e e s p 6 c e , ~t l a s e c t i o n e f f i c a c e (p, 2pn) totale. En s u p p o s a n t ~ * p , 2 p n ~ crp, p 2 n , une t e l l e c o m p a r a i s o n p e u t 6 t r e f a i t e p o u r l e s n o y a u x d e C12 et
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1 November 1963
O 16. On o b t i e n t r e s p e c t i v e m e n t :
C 12 0 16
Crp,pn X
a p, 2 p n + a p ~ p 2 n + ~ p , 3P3n N-X
8 6.3
10 6.4
Si donc un t e l m 6 c a n i s m e 6 t a i t r 6 a l i s t e , il f a u d r a i t e n c o r e c o n s t a t e r que d a n s l e c a s de c e s n o y a u x "3~" et " 4 ~ " , l a v o l e "~" e s t n e t t e m e n t favoris~e. S i g n a l o n s enfin que l e s f o n c t i o n s d ' e x c i t a t i o n d e c e s r 6 a c t i o n s , f a i t e s du s e u i l ~ 155 MeV, ont des)7 a l l u r e s c o m p a t i b l e s a v e c une t e l l e i n t e r p r 6 t a t i o n . A u t r e s r 6 a c t i o n s : On p e u t r e m a r q u e r clans t o u t e s l e s a u t r e s r 6 a c t i o n s , c o m m e darts l e s p r 6 c 6 d e n t e s , c e l l e s a b o u t i s s a n t aux n o y a u x r 6 s i d u e l s de C 10, N13, O 1 4 s o n t d 6 f a v o r i s 6 e s . I1 e s t i n t 6 r e s s a n t de c o n s t a t e r q u e s c e s n u c l i d e s s o n t j u s t e m e n t c e u x qui p o s ~ d e n t l e m o i n s de n i v e a u x en d e s s o u s du s e u i l d ' 6 m i s s i o n de p a r t i c u l e . C e p e n d a n t , le Be 7, qui au c o n t r a i r e p r 6 s e n t e de g r a n d e s s e c t i o n s e f f i c a c e s de f o r m a t i o n , n ' a lui a u s s i que deux n i v e a u x en d e s s o u s de c e s c u l l . Si r i n t e r p r 6 t a t i o n de l a v a r i a t i o n d e c e s s e c t i o n s e f f i c a c e s , en f o n c t i o n du n o m b r e d e m a s s e , ne semble pas envisageable par le processus classique d e c a s c a d e , i l ne n o u s p a r a i t p a s m o i n s p r 6 m a t u r 6 de v o u l o i r en t i r e r d e s c o n c l u s i o n s p r 6 c i s e s . S i g n a l o n s , p o u r f i n i r , que l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s , (p, 2p 2n) ou (p, ~) s o n t l e s p l u s f a v o r i s 6 e s ; l~t e n c o r e l e s p a r t i c u l e s "~" s e m b l e n t a v o i r un r61e p r i vil6gi6.
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