Recherche de transitions électromagnétiques entre états moléculaires

1. 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

2. 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

3. Phénomènes résonnants et réfractifs, Déformation des noyaux ’’Cluster’’ 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 Diagramme d’IKEDA états clusters vs déformation Phénomènes résonnants Molécules nucléaires Phénomènes réfractifs Arcs-en-ciel nucléaires 16O+16O 28Si+28Si 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

4. Existe-t-il un lien entre les résonances et 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 g, largeurs fragments, spin. Mise en évidence des états moléculaires par recherche de g entre les états résonnants. Besoin de mesures exclusives fragments-g avec détecteurs g et spectromètres. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

5. 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) 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

6. Etat 160-160 du 32S Il 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). “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) 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+a Energie (MeV) Angle (u.a) 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

7. Diffusion élatique Capture radiative Etat12C-12C du 24Mg Réactions de « breakup » inélastique: s ~ 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. M. Freer et al., Phys.Rev. C63 (2001) 034317 C.J. Metelko et al., Phys.Rev. C68 (2003) 054321 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

8. 12C+12C 10+ 12C+12C 8+ Eg~6.9MeV 12C+12C Etats12C-12C du 24Mg Diffusion élastique :12C (12C, 12C) 12C 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 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

9. Etats12C-12C du 24Mg 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) 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

10. Captures radiatives : 12C (12C, g) 24Mg et 12C (16O, g) 28Si Modes possibles de décroissance de la capture radiative des ions lourds 12C(12C,g) a une section efficace de l’ordre de 1mb à comparer : 12C(12C,p)~200 mb 12C(12C,a)~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 SD 2:1 HD 3:1 Décroissance Non statistique ’’Multi-step’’ Résonnances géantes La Capture radiative permet l’observation de rayonnements gamma “moléculaires”. Augmentation importante de la transition E2 entre états dans la bande rotationnelle 12C+12C D. Jenkins et al. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

11. Configuration expérimentale à Triumf : Détection des gammas prompt: Boule de 30 détecteurs BGO Efficacité ~50 % pour des photons de 5 MeV Sélection de la voie dans DRAGON: Acceptance nominale: +/- 20 mrad et +/- 2% en moment Facteur de suppression: 1013 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

12. Mesures effectuées: 12C(16O,)28Si 12C(12C,)24Mg Etat 4+ et 2eme 2+ Etat fondamental Etat 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. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

13. 20 MeV ~ 10 MeV 0 MeV 24Mg Résultats expérimentaux :12C (12C, g) 24Mg E c.m. =6.0 MeV E c.m. =8.0 MeV E c.m. =6.7 MeV 12C+12C • 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.) 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

14. 25 MeV ~ 13 MeV 0 MeV 28Si Résultats expérimentaux :12C (16O, g) 24Si Spectre  (28Si)) Spectre de recul 28Si 2+→ 0+ ~13 MeV 4+→ 2+ 3+,0+, 3- Spectre du  de plus haute énergie (28Si)) ~13 MeV S. Courtin et al. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

15. Etude de la réaction 24Mg+24Mg 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. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

16. Transitions Gamma observées dans le 24Mg M.D. Salsac et al. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

17. [4] Contributions des voies inélatiques à la résonnance Gate 1 Eex = 0.3 – 4.1 MeV Gate 2 Eex = 4.1 – 6.9 MeV Gate 3 Eex = 6.9 – 10 MeV Gate 4 Eex = 0.3 – 10 MeV Ex du 24Mg • 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. 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. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

18. 36Ar 39K 40Ca 42Ca 43Sc Ou est le flux manquant? Nouvelle expérience: 24Mg(24Mg,2)40Ca mesure ON et OFF resonance 2a Calcul Cacarizo pour J=36 Voie de fusion/évaporation 2 la plus forte 2ap 3a ap a2p 48Cr 24Mg 24Mg 30 % 2a ou 8Be Etat moléculaire du 48Cr est formé à travers la résonance 24Mg+24Mg. Recherche d’un lien avec les états SD du 48Cr et 40Ca. 70 % ? 24Mg* 24Mg* 40Ca superdéformé 1st expérience : Prisma/Clara 2eme expérience : Gasp/Euclides M.D. Salsac et al. 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006

19. Conclusions 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,g)32S* 12C(16O,g)28Si* 12C(12C,g)24Mg* 12C(a,g)16O* 8Be+8Be Autres réactions: 24Mg(24Mg,40Ca*) 8Be 28Si(16O,12C)32S 12C(12C, 12C) 12C 22ème journée thématique de l’IPN d’Orsay. Mardi 23 Mai 2006