The study of the charged particle angular distribution as a nuclear spectroscopy tool

Técnicas de espectroscopia gama associadas ao estudo de mecanismos de reação têm sido alvo de estudos desenvolvidos em física nuclear. O sistema Saci-Perere (Sistema Ancilar de Cintiladores e Pequeno Espectrômetro de Radiação Eletromagnética com Rejeição de Espalhamento) foi utilizado para esse tipo de estudo a partir de três experiências de fusão-evaporação, sendo elas: 11B+100Mo, utilizando um alvo de 100Mo de 16 mg/cm2 e com Efeixe = 43 MeV , 10B+51V , utilizando três alvos de 51V de 0.2 mg/cm2 e com Efeixe = 33 MeV e 16O+51V , utilizando um alvo de 4.4 mg/cm2 em um backing evaporado de 197Au de 7.7mg/cm2 e com Efeixe = 70 MeV . Foram estudadas as relações entre as energias das transições gama, associadas a diferentes isótopos produzidos nessas reações, com a distribuição angular de partículas carregadas detectadas. Para esse fim, foram construídas e analisadas matrizes em coincidência temporal com partículas carregadas detectadas seletivamente em diferentes ângulos. Foram obtidas razões entre as intensidades dos picos de transições gama em coincidência com partículas carregadas a ângulos dianteiros com aqueles em coincidência com partículas detectadas a ângulos traseiros, em função da energia dos raios gama. Essas razões apresentam-se em faixas nitidamente distintas, de acordo com o isótopo analisado numa mesma reação. O aparecimento de razões distintas para diferentes isótopos foi inicialmente associada à presença de fusão incompleta na população de determinados núcleos residuais. Neste trabalho é demonstrado que, embora desejável, por favorecer a anisotropia na distribuição de partículas emitidas, a presença de fusão incompleta não é uma condição necessária para a obtenção de razões distintas. Foram estimadas as seções de choque experimentais e comparadas com os valores fornecidos pelo programa PACE ( Projection Angular Momentum Coupled Evaporation ), baseado no método de Monte Carlo, que prevê somente o caso de fusão completa. Para as reações 11B+100Mo e 16O+51 V foram feitas simulações para estimar os valores esperados das razões. As simulações foram feitas através do espectro de distribuição de partículas, previsto pelo programa PACE, transferido para o referencial de laboratório e integrado em ângulos restritos. Na reação 10B+51V, a utilização de alvos finos permitiu a determinação da contribuição de fusão incompleta através da análise do deslocamento Doppler das energias das transições gama, de onde foi possível obter a velocidade de recuo dos núcleos residuais e, consequentemente, a velocidade de recuo do sistema composto, comparando-a com o esperado nos casos de população através de fusão completa e incompleta. Os resultados apresentam a possibilidade de utilização das razões obtidas para as áreas das transições gama em função das energias dos raios gama, como ferramenta na identificação de transições canditadas como pertencentes a determinado isótopo emissor deste raio gama.Techniques in gamma-ray spectroscopy, associated with reaction mechanism studies have been developed in nuclear physics. The Saci-Perere array (Sistema Ancilar de Cintiladores e Pequeno Espectrômetro de Radiação Eletromagnética com Rejeição de Espalhamento) was used for this kind of research in three fusion-evaporation reactions: 11B+100Mo (Eb = 43MeV ), with a target of 16mg/cm2 of 100Mo, 10B+51V (Eb = 33MeV), with three targets of 200ug/cm2 foils of 51V, and 16O+51V (Eb = 70MeV), with a target of a 4.4mg/cm2 foil of 51V on a evaporated 7mg/cm2 gold backing. There was studied the relationship between the energies of gamma transitions, associated to different isotopes produced in these reactions, with the angular distribution of emmited particles. For this purpose, there were constructed and analyzed gamma-gamma matrices in coincidence with selected charged particles at different angles. There were measured ratios of gamma-transitions intensities in coincidence with charged particles detected in forward and backward angles, as a function of the gamma-ray energy. These yield ratios are located in clearly different values according with the isotope analyzed in the same reaction. The obtainment of different yield ratios for different isotopes was initially associated with the presence of incomplete fusion in the production of determined residual nuclei. In this work is shown that, even if the presence of incomplete fusion increases the anisotropy in the angular distribution of emmited particles, it is not a necessary condition to obtain different yield ratios. The experimental cross-sections were estimated and compared with the values given by the Monte Carlo code PACE (Projection Angular Momentum Coupled Evaporation), which describe the case of complete fusion. For the reactions 11B+100Mo and 16O+51V, simulations to estimate the expected values of the yield ratios were made. The simulations were made using the spectrum of the angular distribution of emmited particles, given by code PACE, transferred to the laboratory frame and integrated in restrict angles. In the reaction 10B+51V, there were used thin targets, which enable us to determinate the contribution of incomplete fusion throught the analysis of the Doppler shift in the gamma transitions energies, making possible to obtain the recoil velocity of the residual nuclei and, as a consequence, the recoil velocity of the compound system, comparing with the expected in the case of population by complete and incomplete fusion. The results show it\'s possible to use the yield ratios obtained to differentiate candidate gamma transitions, as a useful tool for assigning individual transitions to specific isotopes produced in heavy-ion reactions