Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

19
Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires C. Beck, S. Courtin, F. Haas, M. Rousseau , M.D. Salsac, A. Sanchez i Zafra 22 ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

description

Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires C. Beck, S. Courtin, F. Haas, M. Rousseau , M.D. Salsac, A. Sanchez i Zafra. 22 ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006. Plan: Résonances vs. Structure moléculaires L’état 16 O- 16 O - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

Page 1: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

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

Page 2: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

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

Page 3: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

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

Page 4: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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.

Page 5: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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)

Page 6: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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)

Page 7: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

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.

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

Diffusion élatique

Capture radiative

Page 8: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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

Page 9: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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

Page 10: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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.

Page 11: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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

Page 12: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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:

Page 13: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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

Page 14: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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.

Page 15: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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.

Page 16: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

Transitions Gamma observées dans le Transitions Gamma observées dans le 2424MgMg

M.D. Salsac et al.

Page 17: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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.

Page 18: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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.

Page 19: Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

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