NUCLIDES FAR OFF THE STABILITY LINE AND SUPER-HEAVY NUCLEI IN HEAVY-ION NUCLEAR REACTIONS Marc Lefort To cite this version: Marc Lefort. NUCLIDES FAR OFF THE STABILITY LINE AND SUPER-HEAVY NUCLEI IN HEAVY-ION NUCLEAR REACTIONS. Journal de Physique Colloques, 1972, 33 (C5), pp.C5-73-C5- 102. 10.1051/jphyscol:1972507. jpa-00215109 HAL Id: jpa-00215109 https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00215109 Submitted on 1 Jan 1972 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. JOURNAL RE PHYSIQUE CoLIoque C5, supplement au no 8-9, Tome 33, Aoiit-Septembre 1972, page C5-73 NUCLIDES FAR OFF THE STABILITY LINE AND SUPER-HEAVY NUCLEI IN HEAW-ION NUCLEAR REACTIONS by Marc Lefort Chimie Nucleaire-Institut de Physique Nucleaire-ORSAY, France Abstract A review is given on the new species which attempts already made for the synthesis of super- have been produced in the recent years by heavy ion heavy elements. A discussion is presented on the reactions, mainly 12C, 160, ''0, 22~eand 20~eions. following problems : reaction thresholds and The first section is devoted to the formation of coulomb barriers for heavily charged projectiles, neutron rich exotic light nuclei and to the mecha- complete fusion cross section as compared to the nism of multinuclear transfer reactions responsible total cross section, main decay channels for exci- for this formation. In the second section dealing ted compound nuclei in the region Z = 118, on medium atomic numbers a brief account is made on N = 184-190, fusion-fission reactions and the the discovery of proton radioactivity and some com- possibility of production of S.H. elements as ments are made on the difficulties encountered for fission fragments, grazing reactions and exchange producing very neutron deficient isotopes 1i ke ' !:~n. of big apsregates . The study of the region of neutron deficiency for rare earth is one of the most fruitful field Resume for heavy ion reactions. More than fifty new iso- Noyaux loin de la Stabilite et Noyaux topes have been found. A discussion is made on the Super-lourds dans 1es Reactions Nucltiaires par possibility for going further into the neutron Ions tourds. deficiency open by the use of Ar, Kr and heavier ions. It is shown that there is no advantage to Cet expose consiste en une revue sur 1es bombard targets with ions heavier than "'Ca or '%Ni, nomt.reux nouveaux noyaux produits depuis quelques Section 4 is devoted to heavy nuclei in the annees par les reactions par ions lourds, et en une discussion des possibilites ouvertes par les region of the neutron shell N = 126. Fission compe- tition is discussed as well as the limitation of the faisceaux d'ions plus lourds 'OAr, "Ca, 84Kr, compound nucleus cross section due to high angular '36Xe etc .. Les tentatives de synthese de noyaux superlourds sont momentum effects. Results are presented on the rota- decrites brievement. ting liquid drop and the very strong diminution of Dans le premier paragraphe, on insiste sur- fission barriers due to rotational energy. A brief tout sur les noyaux riches en neutrons depuis le review is made of the new decay families discovered bore jusqu'a l'argon, produits grtce ii des trans- by Hyde et a?. t631 for light thorium and protacti- ferts d'un grand nombre de neutrons depuis des nium isotopes, These results are one of the great cibles lourdes vers le projectile. I1 est possible success of heavy-ion induced reactions. d'approcher la limite d'existence des noyaux oil Section 5 reminds that all isotopes of ele- l'energie de liaison du neutron devient nulle. Le ments beyond Z = 101 have been produced by heavy- second paragraphe traite des noyaux moyens pour les- ion reactions, in spite of the great fission compe- quels les seuls essais ayant donne quelques resul- tition. tats ont pennis de trouver que les tellures tres legers (107, 108) etaient emetteurs alpha et de The 1ast section describes the various d@couvrir la radioactivite par proton sur le Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1972507 cobalt 53. Les possibilitGs de formation de noyaux L'existence d'une sous couche 1 164 neutrons laisse tres deficients en neutrons tels '!:~n ou t:Zr quelques espoirs de produire des isotopes riches en sont etudiees. neutrons 1 durges de vie encore acceptablespour Z = 105 et Z = 106. Des calculs sont presentes qui montrent que meme si des noyaux compos@s relativement legers Enfin, la derniere partie est consacree aux peuvent &re produits , leur desexci tation a 1ieu noyaux Superlourds. Apres quelques mots sur la si- essentiellement par emission de particules chargees tuation tres optimiste des previsions theoriques et qu'il est tres improbable d'atteindre la zone concernant la stabilite des noyaux 1 l'etat fonda- N = Z. mental autour de Z = 114 et N = 184, les problemes poses par les chances d'atteindre ces noyaux par La troisieme partie du memoire Studie le les reactions nucleaires connues sont discutes domaine des terres rares dans lequel les reactions . 1") La barriere de potentiel pour l'approche d'un par ions lourds ont fait decouvrir plus de 50 nou- projectile lourd a et@mesuree et se revele plzs veaux isotopes emetteurs a partiellement pour la elevee que pour les ions plus 16gers fro = 1,32 au ~lu~art.. La couche N = 82 est ainsi a~~rochee, , et 1ieu de ro = 1,45-1,50). on peut raisonnablement es~ererau moven des ions 2") La fusion complete conduisant 1 un noyau compo- "Ca ou ' OAr produire des isotopes encore plus se plus lourd que l'uranium semble tres difficife legers dans la region de noyaux tres d&formGs sinon impossible pour des projectiles de Z superieur Z = 58-70,N = 70-82. L'utilisation d'ions plus 1 20. Ceci apparaTt travers certains resultats lourds que ::~ine paraft presenter aucun evantage. a oreliminaires obtenus avec les ions Kr et se trouve Les noyaux lourds de N plus ou moins eloigne justifie par llanalyse de ltinfluence de de N = 126 sont ensuite etudies. Dans cette region, de rotation lEnerqie- NYrast~) et des barrieres de la competition de la fission devient importante et fission pour une goutte liquide en rotation. limite les sections efficaces. De plus, l'energie 3O) La desexcitation d'eventuels noyaux compos@s de rotation elevee introduite par les grands mo- devrait avoir lieu par emission alpha et permettre ments angulaires projectiles lourds conduit a d'atteindre les noyaux superlourds 1 vie longue. abaisser la barriere de fission et 1 rendre impos- Les remarquables donnees de ~ix~l~l)sur cette sible la formation de noyau compose pour les ondes question sont cornentees et quelques reactions partielles de l'h eleve. Oes valeurs de aCF/aR , favorables indiquees. On mentionne les resultats rapport de la section efficace de fusion complete obtenus jusqu'ici pour les tentatives effectuees 1 1 la section totale de reaction sont calculees et Orsay (*'~r+~~~Th)et (84Kr+208Pb), resultats nega comparees 1 des resultats experimentaux obtenus tifs malgre la mise en oeuvre de moyens de detec- avec les ions Ar et Kr. Enfin, dans cette region tion elabores pour les masses autour de A = 300. des elements Rn a Pa, le plus grand succes des Le choix de projectiles 82Se, 76Ge ou ?'Ga seraft reactions par ions lourds C, N, 0, Ne a et@la peut-&re meilleur. decouverte de nombreux isotopes legers. De nouvel- Enfin, d'autres possibilites que le passage les familles a d~croissancesen chaine ont ete par noyau compose sont indiquees. Les experiences mises en evidence par Hyde et ses collaborateurs avec le faisceau de xenon faites Dubna sont men- 1631, 1 partir d'isotopes legers de thorium et de 5 protactinium. tionnees come approche de la methode dite "fusion- fission" qui consiste 1 produire un enorme noyau Dans la 5e partie, on rappelle que tous les de fusion A = 400 et esperer que parmi les frag- isotopes des transmendeleviens Z > 101 ont ete mis ments de fission de ce noyau, des elements super- en evidence grace aux reactions induites sur des lourds soient crees. Les transferts de gros agrP- cibles de 238U, 239P~924ZP~, 248Cms *"Cf par gats sont une autre possibilit@pour laquelle le des ions de bore, carbone, oxygPne on neon, et ceci manque d ' information precise empPche de faire des malgre de faibles sections efficaces inferieures 1 previsions. 1 microbarn en raison de l'importance de la fission. SUPER-HEAVY NUCLEI .. C5-75 INTRODUCTION appears to be a limit to the process of synthesis by neutron fluxes of very high density. The first nuclear reactions induced by heavy ions were observed more than twenty years Then, the only possibility is to take ago. In 1949, carbon ions were accelerated in the the heaviest available targets, curi urn, berkelium, 152cm Berkeley cyclotron and a low intensity beam californium and einsteini um, and bombard them with was used by Hamil ton et a1 [I).These authors heavy ions. Pionners in this challenge were the showed that 34~1was produced from aluminium tar- Nobel Institute in Stockholm where Atterling et a1 gets and 205~tfrom gold.