Reactions du 20Ne de 200 Mev avec les constituants de l’émulsion ionographique

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Submitted on 1 Jan 1961

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Reactions du 20Ne de 200 Mev avec les constituants de l’émulsion ionographique

Raymond Pfohl, Christiane Gefauff, Jean-Pierre Lonchamp

To cite this version:

Raymond Pfohl, Christiane Gefauff, Jean-Pierre Lonchamp. Reactions du 20Ne de 200 Mev avec les constituants de l’émulsion ionographique. J. Phys. Radium, 1961, 22 (10), pp.644-647. �10.1051/jphys- rad:019610022010064401�. �jpa-00236530�

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nationale, Aix-en-Provence, septembre ^1961.

REACTIONS DU 20Ne DE 200 MeV AVEC LES CONSTITUANTS DE L’ÉMULSION

IONOGRAPHIQUE

par RAYMOND PFOHL CHRISTIANE GEGAUFF et JEAN-PIERRE LONCHAMP

C. R. N., Département ^de Physique Corpusculaire, Strasbourg.

Résumé. ²⁰¹⁴ On a exposé ^des émulsions nucléaires à des ions 20Ne de 200 MeV au Hilac à Berkeley.

On a calculé à partir ^d’une statistique ^{de 1 000} étoiles les sections efficaces de réaction en fonction du nombre de branches, ^{on en} déduit les courbes d’excitation. Le maximum du nombre de branches

se situe vers 4. Le rapport du nombre de traces 03B1 au nombre de traces de protons est environ de 1,6 pour les réactions ^avec des noyaux lourds. Ce rapport augmente ^de 2,5 ^{à 6 en fonction du} nombre de branches pour les réactions ^avec les _noyaux légers. ^Cette discrimination 03B1, protons ^est

facilitée par l’emploi d’émulsions diluées.

Abstract. ²⁰¹⁴ Nuclear plates ^{have been} exposed ^{to 200} MeV 20Ne at the Hilac in Berkeley. ^The

reaction cross-section is calculated for each number of prongs from statistics of 1 000 stars. The excitation functions are given. ^{The maximum} of the prong distribution is around 4 prongs. The ratio of the number of 03B1 tracks to proton ^{tracks is} approximately equal ^{to 1.6 for reactions with} heavy ^{nuclei and} increases with the prong number from ^2.5 to 6 for reactions with light ^nuclei.

The discrimination between ^03B1 and protons is made with diluted Ilford C2 emulsions

LE JOURNAL DE_PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM TOME 22, OCTOBRE 1961, PAGE 644.}

Introduction. ^- Les réactions nucléaires _provo-

quées

par les ions lourds

(Z

>

2) multichargés,

ont fait

depuis

¹⁹⁵⁰

l’objet

^{de nombreux travaux.}

On

trouvera une vue d’ensemble de ces travaux dans des articles de mise au

point

^{de Fremlin}

[1],

Lefort

[2]

^{et Zucker}

[3].

L’intérêt de ces recherches est

multiple :

^étude

de l’excitation

coulombienne, production

^de noyaux déficients en neutrons et d’éléments transura-

niens, production

de noyaux

composés

^à

spin

^très

élevé et à

grande énergie d’excitation,

^{etc... Parmi}

les méthodes

d’investigations utilisées,

^{l’émulsion}

photographique

^{tient une}

place intéressante ;

^la

visualisation des interactions a

permis

^{des obser-}

vations,

difficiles à faire _par d’autres

méthodes,

^et

qui

^{ont pu mettre en évidence des}

types

^nouveaux

d’interaction. Parmi les auteurs

ayant

^{utilisé cette}

méthode,

mentionnons : Miller à

Berkeley (1952)

études des réactions

produites

par le carbone

(120 MeV) [4] ;

^{Chackett et Fremlin en 1954 à}

Birmingham [5]

études des réactions

produites

par l’azote de 60 à 140

MeV ;

Parfanovich en 1956 à Moscou

[6] études des réactions produites par

l’azote et

l’oxygène à.

^{160 MeV.}

Conditions

expérimentales.

^{- Dans ce}

travail,

nous

disposons

d’un faisceau d’ions 2°Ne accéléré

au Hilac de

Berkeley (*)

^{à une}

énergie

^de

10

MeV/nucléon.

^{Le faisceau est} recueilli dans des émulsions

ionographiques

^de

type

^{Ilford G}

5,

^C

2,

normales et diluées en

gélatine,

^{de 50 à}

400 y d’épaisseur, développées

normalement. Les inte- ractions entre les ions Ne et les constituants de l’émulsion

ionographique : Ag, Br, C, N, 0,

^{H ont}

lieu dans ^un domaine

d’énergie compris pratique-

ment entre 30 et 200 MeV. La connaissance de la relation

parcours-énergie

^{des ions Ne} dans l’émusion

(Barkas) [7] permet

^d’évaluer

l’énergie

de l’ion inci- dent au moment du choc. La collision ^se traduit finalement _par une « étoilé » dont les branches sont les traces des

particules chargées qui prennent

naissance au cours de

l’interaction.

^{Il est intéres-}

sant de

souligner

les conditions

énergétiques

^dans

lesquelles

^{se font ces} réactions. Dans le tableau

(1)

nous donnons les barrières de

potentiel

^coulombien

des éléments de l’émulsion vis-à-vis du Ne incident

dans

^le

système

^du laboratoire.

(*) ^{Grâce à} l’amabilité du Pr Barkas et de ses collabo- rateurs, que ^{nous tenons} à remercier.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019610022010064401

TABLEAU 1

L’énergie disponible

^{est donc} suffisante pour surmonter

toutes

^ces barrières de

potentiel.

^La

longueur

d’onde associée à l’ion Ne en

pleine

^vitesse

est î = 7 X 10-15 cm. Dans une

interaction

^avec

Ag

^de rayon nucléaire R ⁼

6,5 X

10-13 cm la

longueur

d’onde dans le

système

^{du centre de masse}

est de Aom ⁼

8,5

^{X 10-15} cm, elle est donc

petite

par

rapport

^aux dimensions _{du noyau}

cible,

^{il en}

est en

général

ainsi. Le

problème

d’interaction

peut

^donc être traité d’une

façon classique.

^Très

souvent l’ion incident introduit dans le

noyau

^cible

une

grande énergie d’excitation

^sans utiliser de

grande vitesse,

^ce

qui

exclut presque entièrement les effets de

transparence.

On

peut

s’attendre à des déformations _{du noyau}

avec abaissement des barrières de

potentiel.

^Une

autre

caractéristique

^{de ces réactions est l’inter-}

vention de moments orbitaux

élevés ;

par

exemple

dans le cas d’une interaction d’ions Ne de 200 MeV

avec un noyau

Ag,

^{le moment}

angulaire

^orbital

est de 90 ? environ. L’existence d’un tel moment

peut

modifier sensiblement les conditions de désin-

tégrations

ultérieures

du noyau composé.

Résultats

expérimentaux.

^-

ÉTUDE

^GLOBALE

DES RÉACTIONS. ^- La

répartition

^de

fréquence

^des

étoiles en fonction du nombre de branches est donnée par la

figure

^{1. Il}

s’agit

^d’un

histogramme portant

^sur 906 étoiles.

L’énergie

^{au moment du}

choc va de 30 à 200 MeV. Nous constatons ^un maximum d’étoiles à 4 branches. La valeur moyenne du nombre de branches se situe à

3,2.

- SECTIONS EFFICACES. ^- Nous avons calculé la section efficace

globale

d’interaction pour ^toutes les

énergies

^E inférieures ou

égales

^{à un seuil Ei en}

fonction ^{de ce} seuil. ¹

n = nombre

d’événements ;

N = nombre de

particules

incidentes.

pa = nombre d’atomes cibles par unité de volume.

R(Ei)

⁼ parcours résiduel de l’ion incident _pour

l’énergie

^Ei.

Le calcul ^a été fait _pour tous les

types

^d’étoiles

(6 total) puis

pour les étoiles à

2, 3, 4, 5,

^{6 branches}

prises séparément (fig. 2).

- FONCTIONS D’EXCITATION

(fig. 3).

^{- On a}

calculé a en fonction de

l’énergie

instantanée E pour l’ensemble des

étoiles, puis séparément

pour les étoiles à

2, 3, 4, 5,

^{6 branches.}

Les barres d’erreur

portées

^{sur la}

figure

^{3 sont}

les erreurs calculées à

partir

^des incertitudes sur les différents facteurs intervenant dans le calcul de ^a.

On observe que les seuils

d’apparition

^d’étoiles

FIG. - 1. ^- Réactions produites

par des ions de 2°Ne dans l’émulsion.

FIG. 2. ^- Sections efficaces ^en millibarns dans l’émulsion pour réactions produites par 20Ne.

à

4, 5,

^{6 branches se situent}

respectivement

^vers

40, 80,

^{120 MeV.} Les fonctions d’excitation semblent toutes

présenter

^{un même} caractère :

augmentation

^à

partir

^d’un

seuil, puis

^maximum

assez

plat

^{pour une}

énergie

croissante ^en fonction du nombre de branches. La courbe d’excitation

des étoiles à 4 branches

présente

^une

augmentation rapide

^{pour les}

énergies supérieures

^{à la}

plus

haute des barrières de

potentiel,

^{80 MeV.}

- On a

comparé

^les

valeurs

^{obtenues avec la sec-}

tion efficace ^de

pénétrabilité

^{ap définie par Heid-}

mann et Bethe

[8] qui

fait intervenir ^{un terme}

d’énergie potentielle centrifuge

^en

plus

^de

l’énergie

FIG. 3. ^- Sections efficaces différentielles.

[E, E + dE]. ^20Ne.

de Coulomb. L’ordre de

grandeur

^{obtenu est en}

accord avec les résultats

expérimentaux

^{du côté}

des faibles

énergies,

l’écart devient

plus important

vers les

grandes énergies, ainsi

^{à 180 MeV OEp = 1 b}

contre 500

mb,

^valeur

expérimentale.

^{Le fait} que ^ci, soit

supérieur

^{’à s}

expérimental provient

^en

partie

du fait _que a,, inclut toutes les

réactions,

y

compris

celles donnant lieu avec les éléments lourds à l’émis- sion de seuls neutrons. Ces

désintégrations

^{ne sont}

évidemment pas

enregistrées

dans Fémulsion.

-- DISCRIMINATION ENTRE LES CIBLES. - La diversité des constituants de l’émulsion ^nous incite à rechercher l’élément

qui

^a

provoqué

la réaction.

Nous utilisons un critère

indiqué

par PARFANO-

VICH

[6].

Une étude de la

répartition

^des

longueurs

^des

parcours des noyaux de recul nous montre une

discontinuité entre 9 et 12 _u. En

conséquence,

nous avons attribué les reculs de

longueur

^infé-

rieure à 9 ₁₁ à des réactions sur les _noyaux lourds

(Ag

^-

Br)

^notation

(H),

^{et les} reculs à parcours

supérieur

^à

12 y

^{à des réactions sur les noyaux}

légers C, N, 0,

^notation

(L).

Sur 437

étoiles,

^{96 ont ainsi} pu être attribuées

au Br et à

l’Ag

^{et 341 à C N 0. Parmi}

elles,

^{il y a}

en 54

présentant

^{deux ions}

lourds, 6 provenant

^du

groupe H ^et 48 du groupe L.

- RAPPORT

ce/PROTONS.

^{- La}

comparaison

entre le nombre de

particules

^de

charge

^{1 et de}

particules oc

^{émises au cours} d’une réaction est un

FIG. 4. - 2°Ne. Émulsion C2 diluée deux fois.

Nombre total d’étoiles : 437.

paramètre

^très intéressant. L’utilisation d’émul- sions Ilford C2 deux fois diluées ^en

gélatine

^nous

permet

^une bonne discrimination entre

particules

de

charge

^{1 et 2. Nous avons étudié le}

rapport ot/p

d’une

part

pour le groupe de réactions avec noyaux lourds

H,

^d’autre

part,

pour le groupe de réactions

avec noyaux

légère

^{L. La}

figure

^{4 traduit}

graphe quement

les résultats en fonction du nombre de branches.

- Pour le _groupe

H,

^ce

rapport

^{est de}

1,6.

^{Il est}

voisin de celui trouvé par Flerov

[9], x/p == 1,5,

dans le cas d’interactions de N et 0 avec les _noyaux lourds de l’émulsion.

- Pour le _groupe

L,

^ce

rapport augmente

^de

2,

⁵

à 6 avec le nombre de

branches,

c’est-à-dire fina- lement avec

l’énergie.

En

séparant

le groupe L ^en deux sous-groupes : l’un Lav ^ne contenant que des branches

provenant

de

réactions,

^{dont toutes les branches sont}

dirigées

vers

l’avant ;

l’autre Larr

provenant

^{d’étoiles contenant une}

branche ou

plus dirigées

^vers l’arrière dans le _sys- tème du

laboratoire,

nous avons les résultats sui- vants :

Pour

Larr x/p

^est à peu

près constant,

^toutefois

FIG. 5. ^- 2°Ne. Émulsion C2.

légerement supérieur

^à la valeur trouvée pour le groupe H.

Pour Lao

a/p augmente

^{fortement de}

3,5

^{à 7.}

Ce

rapport a/p qui

^reste

pratiquement

^constant

pour les groupes H ^et Larr

paraît

^montrer que ^nous

avons affaire dans

chaque

groupe à ^un même com-

portement, lorsque

le nombre de

branches,

^c’est-

à-dire

l’énergie augmente.

Pour

Lav,

les éléments

caractéristiques

^{sont le}

grand

^{nombre de}

particules

^{oc émises et}

l’augmenta-

tion de

(x/p

^en fonction du nombre de

branches

des étoiles.

En étudiant la

répartition

^{des branches a et} p . dans ^le

système

^du laboratoire _par secteur de

60°,

nous constatons que les ^{oc sont}

plus

fortement colli- matés vers l’avant _{que les}

protons,

^{et ceci} pour les deux groupes H ^et L.

Les

figures (5)

^et

(6)

^{donnent une}

image

^carac-

téristique

^{des réactions} du groupe H

(fig. 5)

^{et du}

groupe ^L

(fig. 6).

Ce travail ^a été effectué au

Département

^de

Physique Corpusculaire

du C. R. N. de

Strasbourg.

FIO. 6. ^- 2°Ne. Émulsion C2.

Nous remercions vivement M. le Professeur P.

Cüer,

pour l’intérêt

qu’il

^{a bien voulu}

témoigner

^{à ce}

travail et pour les facilités dont nous avons pu dis- poser.

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