Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires
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Recherche de transitions électromagnétiques entre états
moléculaires
C. Beck, S. Courtin, F. Haas, M. Rousseau, M.D. Salsac, A. Sanchez i Zafra
22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006
Plan:
• Résonances vs. Structure moléculaires• L’état 16O-16O• L’état 12C-12C• Les mesures de capture radiatives 12C+12C, 12C+16O• La réaction 24Mg + 24Mg• Conclusion et perspectives
22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006
22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006
L’interaction entre les ions lourds est dominée par des effets d’absorption importante, d’où la formation
du noyau composé. Dans certaines collisions entre ions lourds légers (couches fermées ou semi fermées)
des absorptions plus faibles ont été observées d’où l’apparition d’autres phénomènes:
E < 5 MeV/A E > 10 MeV/A
Phénomènes résonnants
Molécules nucléaires
Phénomènes réfractifs
Arcs-en-ciel nucléaires
28Si+28Si 16O+16O
Phénomènes résonnants et réfractifs,Déformation des noyaux ’’Cluster’’
Diagramme d’IKEDA
états clusters vs déformation
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Existe-t-il un lien entre les résonanceset la déformation dans les noyaux légers?
Se placer à une résonance augmente-t-elle la section efficace de production des bandes superdéformées (SD)?
La recherche d’états moléculaires a été faite par détection des fragments, mesure des énergies d’excitation et parfois des spins. Besoin de grandeurs plus ’’profondes’’, largeurs , largeurs fragments, spin.
Mise en évidence des états moléculaires par recherche de entre les états résonnants.
Besoin de mesures exclusives fragments- avec détecteurs et spectromètres.
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Résonances moléculaires et arcs-en-ciel
nucléaires dans le système 16O+16O
L’analyse par modèle optique des effets réfractifs permet la détermination d’un potentiel N-N de l’ordre de 400 MeV. Ce potentiel profond permet de décrire des états de diffusion mais il permet d’envisager la présence d’états moléculaires 16O-16O quasi-liés du 32S.
Cf.: « Evidence for 16O+16O cluster bands in 32S » S. Ohkubo and K. Yamashita PRC66 (2002)
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Etat 160-160 du 32SIl est prédit dans le 32S une bande moléculaire d’états quasi-lié avec une tête de bande 0+ a une énergie d’excitation autour de 8.5 MeV. La signature sans ambiguité des états moléculaires est uniquement possible par la détection des / ~ 10-4-10-6).
Recherche de la tête de bande au Tandem d’Orsay Juin 2005:
Population d’états de bas spin => réaction de transfert 28Si(16O,12C)32S
Configuration expérimentale: 10 Ge(HP) + 4 PSD. Mesure d’événements Fragments-Fragments-.
Seuil 28Si+
“Superdeformed bands in 32S and neighboring nuclei predicted within the Hartree-Fock method” H. Molique et al. PRC 61, 044304 (2000)
“16O+16O nature of the SD band of 32S and the evolution of the molecular structure” M. Kimura and H. Horiuchi PRC69 (2004)
Angle (u.a)
Ene
rgie
(M
eV)
Etat 12C-12C du 24Mg
Réactions de « breakup » inélastique:
M. Freer et al., Phys.Rev. C63 (2001) 034317C.J. Metelko et al., Phys.Rev. C68 (2003) 054321
~ 10-4 of the reaction channel
12C ( 24Mg, 12C 12C) 12C
12C ( 16O, 12C 12C) Comportement d’un rotor rigide, ces états semblent indiquer que le 24Mg est un cluster de 2 noyaux de 12C en rotation rapide.
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Diffusion élatique
Capture radiative
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Diffusion élastique :12C (12C, 12C) 12C
12C+12C12C+12C
12C+12C
10+
8+
E~6.9MeV
Etats 12C-12C du 24Mg
Expérience réalisée au Tandem d’Orsay (F. Haas et al.) ECM = 16.45 MeV (résonance 10+) EX(24Mg) = 30.5 MeVChâteau de Cristal + PSSD
Recherche de rayonnements de l’état résonnant 10+ vers le 8+
7 evts observées:
=> / = (1.2 ± 0.4)x10-5
€
Q =−E±1.1 MeV M =1
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Refaire l’expérience au Tandem à plus basse énergie (Ex= 25 MeV) et une meilleure détection des fragments.
100 nA de 12C (Elab=25 MeV).
Tandem 5 MV, 15 jours de faisceaux
Configuration expérimentale:
Château de Cristal + Un Tunnel de Silicium
à Localisation ( Type Barrel de Tiara)
Etats 12C-12C du 24Mg
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Captures radiatives :12C (12C, ) 24Mg et 12C (16O, ) 28Si
Modes possibles de décroissance de la capture radiative des ions lourds
Résonnances géantes Décroissance Non statistique ’’Multi-step’’
SD 2:1 HD 3:1
La Capture radiative permet l’observation de rayonnements gamma “moléculaires”.
Augmentation importante de la transition E2 entre états dans la bande rotationnelle 12C+12C
12C(12C,) a une section efficace de l’ordre de 1mb à comparer :
12C(12C,p)~200 mb
12C(12C,)~100 mb
12C(12C,n)~30 mb
=> Besoin d’une grande sélection de la voie:
Sélection du 24Mg par un séparateur de recul / filtre de vitesse
D. Jenkins et al.
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Configuration expérimentale à Triumf :
Sélection de la voie dans DRAGON:
Acceptance nominale: +/- 20 mrad et +/- 2% en moment
Facteur de suppression: 1013
Détection des gammas prompt:
Boule de 30 détecteurs BGO
Efficacité ~50 % pour des photons de 5 MeV
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12C(16O,)28Si12C(12C,)24Mg
Etat fondamental
Etat 2+
Etat 4+ et 2eme 2+
Etat fondamental
A.M. Sandorfi, in Treatise on Heavy-Ion Science, D.A. Bromley, Vol II, sec. 3.M.T. Collins, A.M. Sandorfi and D.H. Hoffmann, Phys.Rev. Lett. 49 (1982), 1553 A.M. Nathan, A.M. Sandorfi and T.J. Bowles, Phys.Rev. C24 (1981) 931.
Mesures effectuées:
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Résultats expérimentaux :12C (12C, ) 24Mg
E c.m. =6.0 MeV E c.m. =6.7 MeV E c.m. =8.0 MeV
• Décroissance Multi-step dominante à toutes les énergies de résonnance.
• la centroïde varie conformément à l’énergie du faisceau => On peuple dans tous les cas le même état du 24Mg autour de 10 MeV.
Expérience à Argonne avec le FMA et GAMMASPHERE programmée cet automne pour localisé les états doorway avec la résolution des Ge. (D. Jenkins et al.)
20 MeV
~ 10 MeV
0 MeV24Mg
12C+12C
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2+ → 0+
4+ → 2+
3+,0+, 3-
~13 MeV
~13 MeV
25 MeV
~ 13 MeV
0 MeV28Si
Résultats expérimentaux :12C (16O, ) 24Si
Spectre de recul 28Si Spectre (28Si))
Spectre du de plus haute énergie (28Si))
S. Courtin et al.
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Etude de la réaction Etude de la réaction 2424Mg+Mg+2424MgMg
Phénomènes résonnants dans la fonction d’excitation => Etats moléculaires dans le système composite.
Etude de la résonance J = 36+ (ECM = 45,7 MeV= 170 keV)Etude des décroissances des voies inélastiques du
24Mg+24Mg ON et OFF résonance
Configuration expérimentale PRISMA ( = 43˚± 5˚) + CLARA à Legnaro.
M.D. Salsac et al.
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Transitions Gamma observées dans le Transitions Gamma observées dans le 2424MgMg
M.D. Salsac et al.
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Contributions des voies inélatiques à la Contributions des voies inélatiques à la résonnancerésonnance
[4]
Gate 1 Eex = 0.3 – 4.1 MeVGate 2 Eex = 4.1 – 6.9 MeVGate 3 Eex = 6.9 – 10 MeVGate 4 Eex = 0.3 – 10 MeV
• Augmentation des transitions 4+ -> 2+ et 2+ -> 0+ pour les mesures « ON » résonance.
• Pour les voies inélatiques, le flux résonant de la réaction 24Mg+24Mg est essentiellement observée dans le 2+ et le 4+ de la bande Yrast.
• En Agrément avec le modèle moléculaire proposé par Abe et Uegaki (Phys. Lett. 231 B (1998) 28) pour décrire les résonnances 24Mg+24Mg.
Ex du 24Mg
On sait que les voies élastiques et inélastique sont 10 fois plus importante que le transfert De plus les voies directes absorbent seulement 30 % du flux résonant.
M.D. Salsac et al.
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48Cr24Mg 24Mg
24Mg*24Mg* 40Casuperdéformé
2 ou 8Be
1st expérience : Prisma/Clara 2eme expérience : Gasp/Euclides
30
%
70 % ?
0
10
20
30
40
50
60
70
fusion cross section (mbarn)
1 2 3 4 536Ar 39K 40Ca 42Ca 43Sc
3
2p
2p
2
p
Calcul Cacarizo pour J=36Voie de fusion/évaporation 2 la plus forte
Nouvelle expérience: 24Mg(24Mg,2)40Ca mesure ON et OFF resonance
Etat moléculaire du 48Cr est formé à travers la résonance 24Mg+24Mg.
Recherche d’un lien avec les états SD du 48Cr et 40Ca.
Ou est le flux manquant?Ou est le flux manquant?
M.D. Salsac et al.
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Conclusions et perspectivesConclusions et perspectives
• On est en route pour identifier clairement les transitions électromagnétiques entre les états de résonnances moléculaires et les états cluster.
• Il serait bien de pouvoir avoir accès à un spectralêtre de haute acceptante tel que Dragon associé à une boule gamma de haute efficacité avec une résolution de l’ordre de 1 à 2 % (boule de scintillateur LaBr3(Ce) ?)
Captures radiatives: 16O(16O,)32S*
12C(16O,)28Si*
12C(12C,)24Mg*
12C(,)16O* 8Be+8Be
Autres réactions: 24Mg(24Mg,40Ca*) 8Be
28Si(16O,12C)32S
12C(12C, 12C) 12C