photons interagissent

548.

ÉTUDE D’EXCITATION DE L’OXYGÈNE 16 PAR DIFFUSION

INÉLASTIQUE

D’ÉLECTRONS

Par D. B. ISABELLE

(*)

^{et G. R.}

BISHOP,

École Normale Supérieure, Laboratoire ^de l’Accélérateur Linéaire, Orsay.

Résumé. ²⁰¹⁴ L’étude du spectre des électrons diffusés inélastiquement par ^une cible d’eau nous a permis de vérifier l’existence d’une structure fine dans la résonance géante ^de l’oxygène ^16.

D’autre part, ^{nous avons mis en évidence une} résonance double se produisant pour ^une énergie égale à deux fois celle de la résonance géante. ^Une analyse de la variation de la section efficace de ces diverses résonances en fonction du transfert de quantité de mouvement doit nous permettre d’assigner ^une multipolarité ^{à chacune} des transitions excitées.

Abstract. ²⁰¹⁴ We have examined the spectrum of electrons inelastically scattered from water

targets ^with emphasis ^{in the} région of excitation known as the giant ^resonance in oxygen. The result shows that the giant ^resonance is formed by ^two principal ^electric dipole transitions with excitation énergies ^and relative intensities in good agreement ^with theoretical estimates. We have also observed two bands of excitation at energies equal ^{to twice the} energies ^{of the} giant

resonance transitions. The results are analysed ^to give ^an expérimental form factor for these transitions which permits ^a multipole assignment.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME} 22, ^OCTOBRE 1961,

Les électrons et les

photons interagissent

^avec

les _{noyaux de}

façon

sensiblement

identique

^{et il est}

possible

d’associer à

chaque

^{électron un}

spectre

^de

photons

^virtuels

[1].

Il est donc

possible

de provoquer des réactions électronucléaires

équivalentes

^{aux réactions}

photo-

nucléaires

classiques (y, n)

^et

(y, p).

^{Or pour étudier}

les réactions

photonucléaires

^{nous ne}

disposons

que

F’m. 1.

- Spectre des

^{électrons diffusés sous un angle de 700 et ayant une énergie incidente} de 150 MeV. La courbe

en bruit plein représente ^le spectre élastique ^calculé.

de faisceaux intenses de

photons ayant

^un

spectre

continu

d’énergie,

^tandis que l’accélérateur linéaire met à notre

disposition

^{un faisceau} d’électrons

* Boursier de thèse du C. E. A.

ayant

^une

énergie

bien déterminée dans une bande étroite. De

plus

^{l’étude du}

spectre

des électrons diffusés

inélastiquement

^{se fait avec}

précision

^à

l’aide d’un

spectromètre ( fig.1).

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010054800

549 Nous avons

appliqué ,cette

^{méthode à l’étude de}

l’excitation de

l’oxygène

^{16 et}

plus particuliè-

rement à celle de la résonance

géante

^{de ce} noyau.

Dans- un

précédent

^article

(2)

nous avons

indiqué

^le

dispositif expérimental

^et le déroulement ^des

expé-

riences.

Nous ^avons maintenant un ensemble de résultats

expérimentaux

^{dans la}

région

de la résonance

géante (fig. 2).

^{Ils montrent}

qu’il

existe bien ^une structure fine

présentant

trois maxima

respecti-

Frc. 2. ^- Spectres montrant la structure fine de la réso-

nance géante pour quatre valeurs différentes du transfert de quantité ^de mouvement, pour 180.

1. Ei = ¹⁰⁰ MeV, ^{0 =} 60°, q ⁼ 0,443 /-1.

2. Ei ^{= 90} MeV, ^{0 =} 100°, q ⁼ 0,600 ^f-1.

3. Ei= ¹⁵⁰ MeV, ^{0 =} 70°, q ⁼ 0,803 ^f-1.

4. Ei = ^.215 MeV, ^{0 =} 80°, q ⁼ 1,325 ^f-i.

vement à

22,6 MeV, 24,1

^{MeV et}

25,7

^{MeV. Pour}

pouvoir

^déduire des résultats

expérimentaux

^les

sections efficaces

correspondantes

^{à ces} excitations il nous faut éliminer toutes les contributions ^corres-

pondantes

^au

pic élastique

^{et aux états excités}

ayant

^une

énergie

d’excitation inférieure ^{à 22} MeV.

Nous avons

déjà indiqué [2] quels

étaient les

phénomènes physiques

dont il faut tenir

compte

pour

calculer

l’extension du

pic élastique ^[3],

^les

calculs ont été faits avec un ordinateur IBM 650 et nous ^avons tenu

compte

^{du fait que notre cible}

était constituée ^d’un

mélange d’oxygène

^et

d’hydro- gène.

^De

plus,

^dans

^leg

^{cas où les états excités}

^de

basse

énergie

^{ont une} section efficace

importante,

nous avons tenu

compte

^de l’extension ^vers les basses

énergies

^des

pics inélastiques correspondants.

Dans ces conditions les

spectres

^{calculés sont en}

bon accord ^avec les

spectres

^mesurés

près

^des

pics élastiques,

tandis que pour les

énergies

^finales

basses,

^il

peut

y avoir des désaccords de l’ordre de 15

%

^au maximum. Il semblerait _que ce désaccord

provienne

d’erreurs. dues au

dispositif expérimental (électrons

^{de basse}

énergie

diffusés par les

parois

de la chambre de diffusion ^ou les abberrations ^du

spectromètre),

^{mais ce désaccord influence très peu}

-

(

⁵

%) -

la forme du

spectre

^{calculé dans le .}

domaine d’énergie qui

^{nous intéresse.}

La

décomposition

^des

spectres

^{dans la}

région

^de

la résonance

géante

^{a été faite de}

façon empirique

en tenant

compte

^{de la forme du}

pic élastique (fige 3).

^{C’est de cette}

décomposition

que

provient

FIG. 3. ^- Exemple ^de décomposition ^{d’un spectre détaillé.}

180. Décomposition ^{de la résonance géante.}

Eo = 90 MeV ^e==100o.

la

principale

^source d’erreurs dans ^nos mesures,

erreurs que ^nous estimons ^{être au} total de 25

%.

Les sections efficaces

inélastiques

^{ainsi mesurées}

sont

corrigées

pour tenir

compte

^des

phénomènes

d’émission de

photons

^virtuels

(correction

^de

Schwinger)

ainsi que des émissions de-

photons

réels et de la

dispersion d’énergie ^{(Landau strag-} gling)

^à la traversée de la cible. Pour

analyser

^nos

résultats nous

définissons,

pour

chaque

^{niveau et}

pour

chaque

^{valeur du transfert de}

quantité

^de

mouvement, q

^un facteur de forme

F(q) [4]

^donné

par

6egp

représentant

^la section efficace

expérimentale

.

et _am la section efficace

théorique

pour ^un noyau

1

point

^sans

^spin.

Nous donnons ^sur la

figure

⁴

la

variation ^de

F2(q)

^{en fonction de q, nous voyons}

550

que les deux niveaux à

22,6

^et

25,7

^{MeV varie de}

façon

sensiblement

équivalente,

^tandis que le ni-

veau intermédiaire à

24,1

^MeV varie différemment.

Pour déterminer le caractère

électrique

^ou

magné- tique

^{de cette} transition nous avons utilisé le fait que : ^.

.

- pour ^une transition

électrique

- pour ^une transition

magnétique

Cette différence

apparaît quand

^{on fait la som-}

mation de l’élément

de,

^matrice

correspondant

^sur

les

spins

^{des états initiaux et finaux}

^[4].

^Nous

FIG. 4. ^- Variation du carré du facteur de forme en fonc- tion du transfert de quantité ^de mouvement, pour ieO.

Courbes :

1) 1,65 ^{X 10-2} Jj[1,05:Alj3 q] ⁺ 1,5 ^{X 10-3} J2 [j 05-4 1/3 q]

2) 1,38 ^{X 10-2} J2 [1,05 Ai/3 q]

3)

5,17 ^10-3 J2 0 [1,05 ^{A 1/3} q] 2 01 ^X 10-2’Jf[1,06 Al/3 q].

5 , ^{x 7 x x 0-3} Jg [x , ^{05 A} 1/3 q] + 2 , ^{0 1 x x 0- 2} Jf [x , ^{0 6 A 1/3} q] .

avons donc mesuré la section efficace pour la même valeur

de q

^{obtenue à des}

angles

différents

(800

^et

1200)

par variation de

l’énergie

incidente. Ceci nous a montré que l’état à

24,1

^{MeV était de même}

caractère que les deux ^autres

qui

^sont des transi- tions

électriques.

Pour

assigner

^{un ordre de}

multipolarité

^{à ces}

transitions nous avons admis avec Schiff

[4]

que le facteur de forme d’une transition d’ordre 1 est pro-

portionnel

à la fonction

sphérique

^{de Bcssel de}

même ordre. Le résultat de cette

comparaison

montre que : le niveau ^à

22,6

^MeV

correspondrait

à la

superposition

d’une transition

électrique dipo-

laire et d’une transition

électrique monopolaire ;

le niveau à

24,1

MeV semble être la

superposition

d’une transition

électrique monopolaire

^{et d’une}

transition

électrique quàdrupolaire ;

le niveau à

25,7

^{MeV serait}

électrique dipolaire uniquement.

D’autre

part,

^{Fallieros et coll.}

[5]

^{ont démontré}

que pour la résonance

géante dipolaire

^excitée par

Fic. 5. ^- Comparaison des résultats expérimentaux ^avec

les calculs théoriques ^{de Fallieros et} aL, pour 160.

Pour q donné,

IFin 12

^_ 1Flel crine]/OEel-

FIG. 6. ^- Spectres montrant l’existence de deux réso-

nances entre 40 et 50 MeV, pour 160.

Courbes : 1) Eo ^{= 150} MeV, ⁰ = 15°, q ⁼ x,00 f-1.

2) Eo ^{= 150} MeV, ^{0 =} 900, q = 0,83 f-1.

3) Eo ^{= 150} MeV, ^{0 =} 70°, q = 0,68 fw.

4) Eo ^{= 100} MeV, ^{0 =} 60-, q = 0,44 f-1.

les électrons le facteur de forme

inélastique était égal à q

fois le facteur de forme

élastique

pour le même transfert de

quantité

^de mouvement. Nous

avons

porté

^{sur la}

figure

^{5 la courbe donnant la}

variation de ce facteur de forme

théorique

^ainsi

que les

points expérimentaux

que nous avons obte- nus.

°

551

L’étude détaillée des

spectres

d’électrons diffusés

( fig, 1)

^{nous a}

permis

^{de mettre en évidence l’exis-}

tence d’une résonance double à deux fois

l’énergie

de la résonance

géante.

^{Cette résonance corres-}

pondrait

à la deuxième

composante

^de

Î’o8cillateur harmonique qui prévoit

^{soit une} transition mono-

pole électrique

^{soit une} transition

électrique

qua-

drupolaire.

^Une

analyse

^en facteur de forme iden-

tique

^à celle que nous avons faite dans le cas de la résonance

géante

^{nous a montré} que ^ces deux réso-

nances semblent bien être dues à la

superposit,ion prévues

par la théorie.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^DALITZ (R. H.) ^{et YENNIE} (D. H.), Phys. Rev., 1957, 107, 1598.

[2] ^ISABELLE (D.) et BISHOP (G.), C. R. Acad. Sc., 1960, 521, 697.

[3] ^BOUNIN (P.) et BISHOP (G.), Contribution au Congrès

de

Strasbourg, ^donnent les formules détaillées néces- saires pour ^ce calcul.

[4] ^SCHIFF (L. I.), Physical Rev., 1956, 96, ^765.

[5] ^FALLIEROS (S.), ^FERRELL (R. A.) ^{et PAL} (M. K.),

Nuclear Physics, 1960, 15, ^363.

ÉTUDE

DE LA RÉSONANCE

GÉANTE

DU Ca40 PAR DIFFUSION

INÉLASTIQUE D’ÉLECTRONS

Par J. ^P. PEREZ Y JORBA

(*) (**)

^{et H.} NGUYEN NGOC

(*),

(*) Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire, Orsay.

(**) ^{Faculté des} Sciences de Bordeaux.

Résumé. ²⁰¹⁴ La résonance géante ^{du 40Ca a été} étudiée par diffusion inélastique d’électrons.

Une structure de la résonance a été observée, ^{en accord avec des} prédictions théoriques. ^{La valeur}

de la section efficace _pour l’absorption photonucléaire, intégrée ^{sur la} région ^{de la résonance}

géante,

a été déterminée en

utilisant

la méthode des quanta ^virtuels.

Abstract. ²⁰¹⁴ The giant ^{resonance in Ca40 has been studied} by inelastic electron scattering.

Structure in the resonance has been observed in agreement ^with theoretical predictions. ^The

value of the cross-section for photonuclear absorption, integrated ^{over the} region ^{of the} giant

resonance has been determined using the method of virtual quanta.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 22, ^OCTOBRE 1961, ^{PAGE 551.}

Introduction.

^{-- La} diffusion d’électrons de haute

énergie

^sur des noyaux s’est révélée un excel- lent moyen d’étude des réactions

photonucléaires

et en

particulier

^des résonances

géantes [1], [2], [3].

Une structure de la résonance

géante

^a même pu être mise en évidence dans le cas de 160

[3].

^Une

étude semblable a été

entreprise

^{ici sur le}

4°Ca,

^dans

le but de mettre en évidence la résonance

géante,

de déterminer éventuellement ^une

décomposition

en

pics

^de différentes

énergies,

^d’évaluer les sections efficaces

correspondantes

^de

photodésintégration

^et

d’appliquer

^les

règles

^{de somme à ces} sections effi-

caces.

Description

^{des méthodes}

expérimentales.

^{- On}

a utilisé le faisceau d’électrons

produit

par l’accélé- rateur linéaire

d’Orsay

^{à des}

énergies

^de

120,

^{150 et}

180 MeV. La résolution instrumentale obtenue

dépend

^{de 3}

paramètres :

1Q la définition du fais-

ceau

qui

^{dans cette}

expérience

^a

toujours

^été

prise égale

^là

0,2 % ;

^{2° le «}

straggling

^{» dans la cible}

qui

introduit un

élargissement

fonction de

l’épaisseui

de la cible et de

l’angle qu’elle

^{fait avec le}

faisceau, élargissement qui

^{a varié de}

100

^{à 200 keV suivant}

les circonstances

expérimentales,

^{3° la}

largeur

^{de la}

fente à la sortie

du spectromètre qui correspondait

à une

dispersion

^de

0,2 %.

Le

dispositif expérimental

^{est similaire à celui}

décrit ailleurs

[4].

^{On a} utilisé des cibles de Ca na-

turel où la

proportion

^{de 4°Ca est 97}

%.

^{Les résul-}

tats seront donnés pour le Ca naturel. Lps cibles étaient des

plaques

^{de Ca de}

1,

^{2 ou 3 mm. Deux}

types

de cibles étaient utilisés. Elles étaient soit aluminisées en surface ^{avec un}

dépôt

d’aluminium de l’ordre de

quelques microns,

^soit

placées

^dans

une enceinte ^sous

vide,

^les

parois

^de l’enceinte tra- versées par le faisceau étant constituées _par des feuilles d’aluminium de 12 microns

d’épaisseur.

Analyse

^{des données. - On a tracé des}

_spectres

d’électrons diffusés à 3

énergies

^et

plusieurs angles.

Pour

chaque spectre,

^{on trace d’abord une courbe}

générale

^{où l’on mesure le taux de}

comptage

^en

fonction de

l’énergie

des électrons diffusés que ^l’on fait varier ^de

l’énergie

^maximum

(pic élastique) jusqu’à

^une

énergie

^{minimum de} 20 MeV. Ensuite

on s’attache à étudier avec

précision

^la

région

^cor-