t 4.E I Nuclear Physics A205 (1973)90--96; @ North-Holland Publishing Co., Amsterdam

Not to be reproduced by photoprint or microfilm without written permission from the publisher

DI~SINTI~GRATION .6- DE 26Na

G. KLOTZ, J. P. GONIDEC, P. BAUMANN et G. WALTER Centre de Recherches Nucldaires, 67037 Strasbourg Cedex, France

Re~;u le 18 janvier 1973

Abstract: Gamma-rays following the/3- decay of 26Na have been measured with a Ge(Li) detector. The 26Na sources were produced by fast neutron bombardment of an enriched 2°Mg sample. Evidence for eight previously unreported /5- branches in the disintegration of 2°Na has been deduced and their log )'? values determined. The half-life of 26Na was measured to be 1.055=0.02 s. Allowed /5- transitions (log f i : 4.7 and 6.1 respectively) to the 1.81 MeV, 2 +, and to the 4.90 MeV, 4 +, levels of 2°Mg determine j~r = 3 + for the 26Na ground state.

E I RADIOACTIVITY 26Na [from Z6Mg(n,p)]; measured E?,, 1~,, T{; deduced log ft; I 2°Mg levels, J, .'~. Enriched target.

1. Introduction

La fo rmat ion de l ' i so tope 26Na ' au cours de l ' i r r ad ia t ion de magnes ium par des neu-

t rons de 14.8 MeV, a 6t6 signal6e par N u r m i a et F ink 1). L '6 tude de la d6sint6grat ion

de ce noyau p e r m i t / t Robinson et al. 2) de l imi te r / t (2) + ou (3) + les valeurs possibles

de J~ pour son niveau fondamenta l . Ces auteurs ob t in ren t 6galement 8.5_+0.3 MeV

pou r la diffdrence de masse 2 6 N a 2 6 M g ' Cette g randeur rut ensuite ~valu6e/~ 9.0 +_ 0.5

MeV par Klap isch et al. 3) qui observ6rent la pr6sence de 26Na dans des cibles d ' u r a -

n ium bombard6es pa r des p ro tons de 24 GeV.

L'exc6s de masse de 26Na ( -6 .85+_0 .03 MeV) a 6t6 mesur6 rdcemment pa r Ball

et al. 4). La compara i son de ce r6sultat /t ceux d6duits des t ravaux de Rob inson 2)

( - 7 . 7 + 0 . 3 MeV) et de Klap isch 3) ( - 7 . 2 + 0 . 5 MeV) n ' ind ique un accord que clans

le second cas. Ball et al. 4) ont ob tenu cependant un gain d 'une unit6 sur l ' o rd re de

g randeu r de la pr6cision.

Duran t ces derni6res anndes, les r appor t s d ' e m b r a n c h e m e n t 7 des niveaux de 26Mg

ont pu atre pr6cis6s 5 -s ) . L '6tude des modes de d6sexci tat ion de 26Mg associ6s /t la

ddsint6grat ion de 26Na permet done /t prdsent un calcul plus exact de l '6nergie, de

l ' intensit6 et de la vie moyenne compara t ive des diverses branches 13- 6raises au cours

de ce processus.

2. Technique et r~sultats exp~rimentaux

Les sources de 26Na ont 6t6 produi tes pa r r6act ion (n, p) lors du b o m b a r d e m e n t

de magn6s ium/ t l ' a ide de neut rons de 14.5 MeV/L un flux de 10 v cm - z • s -1. La cible

9o

~0 ~ 0

#I0 4

Z

~o

~d

z

0

• 10

~"

o

~.m

m

rn l

l li

t l

m

ru

uT

~ t)

ZSM9

d I

} i(

~SMg

2~I

25Mg

2~

Sd

s 2~'M 9

dd

I 23~

=2

=100

m~

mm

>)1

.

..

..

.

xlO

=2

~I00

z3N

o

1S

10

Pb

S

10

5

xlO

,2

~1

00

22

--3

2s

3 Z--/.2s

2 3

E T

I~

ev)

Fig,

1.

S

pect

res

du

ray

on

nem

ent

7 ob

serv

6s

lors

de

la

d6

sint

dgra

tion

/~

- de

2°

Na

'a l

'aid

e d

'un

e di

ode

Ge(

Li)

de

60 c

m 3.

R6s

ulta

ts d

'un

e s6

rie

de

troi

s en

regi

stre

men

ts s

ucce

ssif

s de

I

s (v

oir

text

e),

r6al

is6s

ent

re

1.2

et

4.2

s aw

es

la f

in d

es i

rrad

iati

ons.

L

es 6

nerg

ies

sont

ind

iqud

es e

n M

eV.

Les

le

ttre

s (s

) et

(d

) se

rap

port

ent

aux

pro

cess

us d

'6ch

app

emen

ts s

impl

e et

do

uble

re

spec

tive

men

t.

Les

ra

ies

pro

ven

ant

d'a

utr

es

isot

opes

qu

e a6

Mg

sont

ide

ntif

i6es

h l

'aid

e du

sym

bole

du

no

yau

6m

ette

ur,

11 e

st i

ntdr

essa

nt d

e no

ter

la d

6fo

rmat

ion

pr

ogre

ssiv

e ve

rs l

es h

aute

s 6n

ergi

es d

u pi

c de

1.

78

MeV

, tr

adu

isan

t l'

infl

uenc

e cr

oiss

ante

ave

c le

tem

ps d

e la

co

mp

osa

nte

due

~. z

ssi.

> ©

92 G. KLOTZ et al.

6tait constitude de copeaux mdtalliques ( ~ 1 g) enrichis* en isotope de masse 26/t 99.7 'Yo et contenus dans un r6cipient en polydthyl~ne. Apr6s des irradiations de 3 s, un dispositif de transfert pneumatique, en fonctionnement cyclique, assurait le retour de l'6chantillon vers la station de mesure, distante de 10 m, en 1.2 s. Une diode co- axiale Ge(Li), de volume sensible 6gal/t 60 cm 3, permettait la ddtection du rayonne- ment 7 6mis. La chaine d'analyse comportai t un convertisseur analogique numdrique associ6 "a un ordinateur IBM 1800. A chaque opdration, l 'enregistrement des donn6es durait 4 s, ce temps 6tant divis6 en 4 intervalles consdcutifs de 1 s. Le passage d 'un sous-groupe au suivant 6tait provoqu6 au moyen d'une horloge pilot6e par un oscil- la teur/ t quartz. De cette mani6re, nous disposions de 4 spectres /t partir desquels il 6tait possible d'identifier les raies y assocides 5. la ddsint6gration de 26Na ~ la fois par leur 6nergie et par l'6volution de leur intensit6 au cours du temps.

Pour nous affranchir des probl~mes de stabilit6 du gain de la chaine d'analyse, nous avons proc6d6 ~t des enregistrements successifs de dur6e 6gale/l 8 h. Des d6rives, g6n& ralement inf6rieures/t un demi-canal, ont ainsi 6t6 mises en 6vidence et corrig6es sur ordinateur /t l 'aide d 'un programme modifiant la courbe de lin6arit6 du sdlecteur &amplitude sans affecter l'aire des raies. De cette faqon, nous avons pu poursuivre l'expdrience pendant 4 jours afin de r6duire les fluctuations statistiques, particuli~re- ment dans la partie des spectres correspondant aux 6nergies 61evdes.

La mesure de l'efficacit6 de la diode Ge(Li) et l '6talonnage en 6nergie de la chaine d'analyse ont 6t6 r6alis~s ~. l'aide des raies d'une source de S6Co [r6f. 9)]. Nous avons assimil6 la cible de magndsium/t un 6metteur ponctuel et v6rifi6 que nous pouvions n6gliger les effets d 'auto-absorption du rayonnement 7 au sein de l'6chantillon.

Une 6tude prdlirninaire avait permis d'examiner le bruit de fond dans les conditions de l'expfirience.

Nous avons d6termin6 la p6riode de 26Na en analysant l'activitfi due aux photons d'dnergie comprise entre 1.8 et 3.0 MeV/t l'aide d 'un sdlecteur d'amplitude op6rant en mode multi6chelle. La d6composition de la courbe de ddcroissance a r6v616, outre l'existence d'une composante constante provenant du rayonnement cosmique et d'6metteurs de longue pdriode, celle de deux constantes de temps. L'une d'elles a pu etre aisdment attribu6e /t la d6sintdgration de 16N(T=, = 7.13 s) cons6cutive/t l 'irra- diation de traces d'oxyg~ne contenues dans l'6chantillon. La seconde, li6e/t la radio- activit6 de 26Na, indique une pdriode 6gale /t 1.05+0.02 s pour cet isotope. Nous confirmons ainsi les mesures pr6c6dentes de Nurmia ~) (1.04_+0.03 s) et de Robinson It&. 2)] (1.03_+0.06 s). Le ddsaccord observ6 avec le rdsultat de Klapisch a) (0.98+ 0.02 s) a 6t6 aplani tr~s rdcemment b. la suite de la publication par cet auteur 16) d'une valeur r6vis6e (1.07-+ 0.03 s), dont nous avons eu connaissance apr6s l 'ach6vement du prdsent travail.

La fig. 1 repr6sente les spectres enregistr6s durant les trois premi6res tranches de 1 s au cours de 8700 cycles irradiation-mesure.

t Fourni par Oak Ridge National Laboratory.

DESINTEGRATION /3- DE 26Na 93

Les raies a t t r ibu6es h. Z6Mg appa ra i s s en t n e t t e m e n t s6par6es de celles dues aux

au t res i so topes fo rm6s p a r les r6ac t ions en cornp6t i t ion : 26Mg(n ' d)2 SNa ' 26Mg(n ' ct)

23Ne et 26Mg(n . ]))Z7Mg. La seule e x c e p t i o n c o n c e r n e un pic h 1776__+2 k e V d o n t

l ' o r i g i n e est impu t6e pa r t i e l l emen t it 26Mg. En effet, l ' a l i m e n t a t i o n du p r e m i e r 6ta t

2 + (1.78 M e V ) de 28Si lors de la d6s in t6gra t ion de 28A1 (T~ = 2.27 ra in) a 6t6 ob-

TAaLEAU 1

Embranchernents fl- 6rnis par 26Na vers des niveaux de 26Mg

z6 Mg* ~) jn b) D6sexcitation ~ vers Embranchement fl logft (keV) E~ ~ ¢) ce travail a) Robinson

(MeV) et al. ~)

0 0 + <~ 10 > 6.1 1808.3i0.2 2 + 0 100 87.9i2.0 > 80 4.72±0.07 2937.6 ~:0.4 2 + 0 9:k2 (0.1) < 10 (7.3)

1.8! 91-k2 3589 0 + < 0.1 > 7.1 3940.2,0.4 3 + 1.81 3 9 , 2 1.7,0.2 5.76 ! 0 . I 0

2.94 61 ±2 4318.2±0.5 4 + 1.81 100 0.5,0.1 6.15±0.10 4331.5i0.5 (2) + 0 9+3 2.0--0.2 5.54±0.10

1.81 80±4 2.94 11 ± 3

4349.0±0.5 3 + 1.81 524-3 2.7-t0.3 5.40i0.08 2.94 48 :k 3

4834.2,0.5 2 + 0 1 3 , 3 2 .5 ,0 .2 5.23,0.07 1.8t 5~z2 2.94 82±4

4900.• -z0.5 4 + 1.81 100 0.3--0.1 6.12~0.15 5474 4 + < 0.04 > 6.7 57/5.1Jz0.8 (3) + 2.94 32~2 0.7±0.1 5.36,0.10

4.35 6 8 , 2 6123.2:~0.8 (2) + 3.94 1 0 , 2 1.7,0.2 4.75,0.10

4.35 9 0 , 2

~) Les valeurs comportant une indication d'erreur ont fit6 obtenues lors du pr6sent travail, b) Les valeurs de j~r sont tir6es des r&s. 5.6. a. ~ 5). La d6termination de la par,t6 de l'6tat de 4.33

MeV r6sult de nos mesures. c) Les rapports d'embranchement 7 sont ceux observ6s dans notre exp6rience. ~) L'intensit6 de la transition flo- a 6t6 consid6r6e comme nulie, h partir des pr6sents r6sultats

(volt texte). e) R6f. 2).

serv6e dans le bru i t de fond . Mais l ' 6 v o l u t i o n de l ' a i r e de la raie au cours des enregis-

t r e m e n t s successifs n o u s a p e r m , s de d6 t e rmine r la p a r t due it l ' 6 m e t t e u r de c o u r t e

p6 r iode (26Na) . II s ' ag i t de la ddsexc i ta t ion de l '6 ta t de 6.12 M e V (6.12 --, 4.35 M e V ,

E7 -- 1774 keV; 90 ~o) d o n t l ' a l i m e n t a t i o n / 3 - est conf i rm6e p a r la d6 tec t ion du s econd

m o d e de d6cro i s sance a t t e n d u p o u r ce n i v e a u (6.12 --+ 3.94 M e V , E~ = 2183 keV;

10 ~ ) . D a n s ce t ravai l , il n '~ ta i t pas poss ib le d ' o b s e r v e r la d6sexc i ta t ion d i rec te

6.12 M e V ~ 0, d o n t la f r6quence est es t im~e/~ 1 ~o p a r Sel in ~). H o r m i s ce cas, les

94 G. K L O T Z et al.

rapports d'embranchement 7 des 6tats de Z6Mg, 6tablis b. partir de nos mesures, pr6- sentent un bon accord avec ceux obtenus ~. l'aide des r6actions Z6Mg(p, p',2)Z6Mg [r6fs. s, 6, 8)], 25Mg(n ' ?))26Mg [r6f. 7)] et 2SMg(d, pT)Z6Mg [r6f. 10)]. Nous donnons

dans le tableau 1 l'ensemble de nos r&ultats concernant la d6sint6gration de Z6Na et nous les r6sumons sur la fig. 2. Pour le calcul de l'intensit6 relative des embranche-

T 1/2 =1.05 s 26Na 3~ + gp =9361+30 key

%[3 Log f t \ E(keV) J~

1.7 ,.75 ~r T 6123 (2) + 1090

0.7 5.36 " " [ 5715 (3) +

. 1 0 0 [ I I ,93, 2 + 2.5 5.23 ,i ,2 / I

2.0 5.5/, _ i ~;r i ,I.] ,3&9 3 + / -,331

- / 39'0 3 +

i 3589 0 +

0.3 6.12

2.7 5./,0

0.5 6,15 /

(0.1) (7.33)

87.9 ,.72

i V 991

1 lOO

2939 2 +

26Hg

Fig. 2, Diagramme partiel des niveaux de 26Mg r6capitulant les modes de d6sint6gration fl- de Z6Na.

ments/3-, nous avons admis qu'il n'existait pas de transition flo vers l'6tat fondamen- tal de 26Mg. En effet, Robinson 2) n'a pas mis en 6vidence de rayonnement/~- d'6ner- gie correspondante. Le pourcentage des branches/~- a 6t6 d6duit du bilan des pro- cessus 61ectromagn&iques relatifs h chaque niveau. Le r6sultat obtenu pour l'6tat de 2.94 MeV (0.1 ~o) ne nous parah pas significatif, compte tenu du nombre important de cascades 7 auxquelles se trouve associ6 ce niveau. Sans pouvoir conclure ~t l'existence de l 'embranchement/~- correspondant, nous r6duisons nettement la limite sup6rieure (10 ~ ) propos6e par Robinson 2).

< 10 > 6.1 0 0 +

1808 2 +

DI~SINTI2GRATION /3- DE 26Na 95

Pour calculer les valeurs de logf t , nous avons tir6 profit des tables de donn6es

num6riques r6cemment 6tablies par Gove et Mart in 1~).

3. Discussion

3.1. L'I~TAT FONDAMENTAL DE 26Na

Au cours de ce travail, nous avons d~cel~ l'existence de neuf transitions f l - , dont une seule 6tait connue. Elles permettent en particulier de fixer/t 3 + la valeur de J~ pour l '6tat fondamental de 26Na. En effet, la vie moyenne comparat ive faible ( l og f t

= 4.7) de l ' embranchement f l- vers le niveau de 1.81 MeV de 26Mg, J~ = 2 +, in- dique que la configuration initiale a une parit6 positive et un moment angulaire ~gal

l, 2 ou 3. Dans ce cas, la conservation de la parit6 au cours de la transition ]~- vers l'6tat de 4.90 MeV, J~ = 4 + [r6f. ~ 5)] peut signifier pour celle-ci un caract6re permis

oa interdit au deuxi~me ordre. Mais la valeur de log f t correspondante ( logf t = 6.1 _+0.1) fait 6carter la seconde hypoth~se qui impliquerait une vie moyenne com- parative nettement sup6rieure ( logf i > 10). Les r6gles de s61ection relatives ~t l'ali- mentation des 6tats de 1.81 et 4.90 MeV imposent donc un changement de momen t angulaire d 'une unit6 dans les deux cas, compatible seulement avec un spin de 26Na 6gal ~ 3 +.

Rappelons que Robinson 2) n 'avait pas pu trancher entre les solutions J~ = 1 +,

2 + et 3 +. II a 6mis toutefois un faible argument contre l 'hypothbse J~ = 1 +, ~. part ir

de consid6rations inspir6es du mod61e en couches.

3.2. LES E.TATS EXCITF~S DE 26Mg

Les r6gles de s61ection des transitions fl nous autorisent ft. attribuer la parit6 positive 5. l '6tat de 4.33 MeV et de confirmer celle-ci pour tous les autres niveaux de 26Mg ailment,s au routs de la d6sint6gration de 26Na.

L'6tude exp6rimentale du triplet ~ 4.32, 4.33 et 4.35 MeV se r4v6le particuli6rement difficile. La valeur J~ = 4 +, pour son membre inf6rieur (4.32 MeV) a 6t6 indiqu4e par plusieurs auteurs s - 8, lo) dont H/iusser et al. 5) ~ Ia suite de la mesure de sa dur6e

de vie (v = 3 0 0 + 9 0 Is). L'intensit6 relative de la transition 4.32 - . 1.81 MeV (2 +) 6rant sup6rieure ~t 98 % [r6f. 5)], la largeur radiative partielle permet d 'estimer ~t 5.8 unit6s Weisskopf l'intensit6 du rayonnement quadrupolaire 61ectrique correspondant . R6cemment, Broude et Beck 13) ont obtenu, par l 'analyse de corr61ations angulaires

P-7 au cours de la r6action 26Mg(p, p'7), tin coefficient de m61ange nul pour cette t rans i t ion dans l 'hypothhse d ~ = 4 +, alors que dans le cas d ~ = 3 +, la valeur de c5 comprise entre 0.21 et 0.49 impliquerait une 6mission de caracthre M1 fortement ralentie (6 x 10 -3 unit6 Weisskopf).

1I apparai t donc que l 'at tr ibution du spin Y~ = 4 + au niveau de 4.32 MeV soit bien fond4e. L 'a l imentat ion f l - de cet 6tat, observ6e au cours de notre exp6rience, consti- tue un argument suppl6mentaire en faveur de Y~ = 3 + pour le niveau fondamental de 26Na.

96 G. KLOTZ et al.

Une limite sup6rieure de 0.04 ~ ( logf t > 6.7) est obtenue pour un 6ventuel em- branchement /3- vers l'6tat J~ = 4 + de 5.47 MeV [r6f. i , ) ] .

La valeur J~ = 4 + avait 6t6 propos6e par Naqib et Blair ~z) pour le niveau de 5.71 MeV ~ la suite d 'une 6tude de la r6action 26Mg(~, ~'). Ce r6sultat 6tait en contra- diction avec celui d 'un travail pr6c6dent (J~ = (3) + [r6f. ~4)]). Le caract6re permis de son alimentation/~- ne permet pas d'61ucider le d6saccord entre les valeurs publides des moments angulaires.

Le niveau de 3.59 MeV (J~ 0 +) se d6sexcite 5. 100 o/ = ~o vers celui de 1.81 MeV en 6mettant un rayonnement 7 de 1.78 MeV [r6f. 8)]. Celui-ci contribuerait donc 5. la raie de 1.77 MeV provenant de la transition 6.12 ~ 4.35 MeV. N6anmoins, le rapport d 'embranchement 7 connu pour l '6tat de 6.12 MeV [r6f. 7)] permet d'estimer la con- tribution possible du niveau de 3.59 MeV 5, la ligne de 1.77 MeV plus petite que 10 et de donner une limite inf6rieure de la valeur de logf t correspondante 6gale ~t 7.1. Une branche/3- vers des 6tats de moment angulaire nul (0 et 3.59 MeV) appartien- drait 5. la classe des transitions deux fois interdites, uniques, ce qui impliquerait donc des intensit6s nettement plus faibles, sans incidence sensible sur les pourcentages que nous avons d6termin6s.

Nous tenons 5 ̀remercier le Professeur H. E. Gove et le Docteur F. Beck pour les discussions au sujet de ce travail. L'assistance de MM. J. G. Schmidt, M. Tourelle et M. Klipfel tout au long des exp6riences a 6t6 vivement appr6ci6e.

R6f6rences

1) 1'4. J. Nurmia et R. W. Fink, Nucl. Phys. 8 (1958) 139 2) E. L. Robinson, B. T. Lucas et O. E. Johnson, Phys. Rev. 122 (1961) 202 3) R. Klapisch, C. Thibault-Philippe, C. Detraz, J. Chaumont et R. Bernas, Phys. Rev. Lett. 23

(1969) 652 4) G. C. Ball, W. G. Davies, J. S. Forster et J. C. Hardy, Phys. Rev. Lett. 28 (1972) 1069 5) O. Hfiusser, T. K. Alexander et C. Broude, Can. J. Phys. 46 (1968) 1035 6) A. J. Ferguson, O. Hausser, C. Broude et F. lngebretsen, Bull. Am. Phys. Soc. 13 (1968) 86 7) E. Selin et R. Hardell, Nucl. Phys. A139 (1969) 375 8) J. L. Durell et al., J. Phys. A5 (1972) 302 9) D. L. Camp et G. L. Meredith, Nucl. Phys. A166 (1971) 349

10) T. Daniels, J. M. Clavert et A. Adams, Nucl. Phys. A l l0 (1968) 339 11) N. B. Gove et M. J. Martin, Nucl. Data A10 (1971) 205 12) I. M. Naqib et J. S. Blair, voir r6f. s) 13) C. Broude et F. Beck, communication priv6e, 1972 14) S. Hinds, H. Marchant et R. Middleton, Nucl. Phys. 6"/ (1965) 257 15) T. R. Canada, R. D. Bent et J. A. Haskett, Phys. Rev. 187 (1969) 1369 16) R. Klapisch et aL, Phys. Rev. Lett. 29 (1972) 1254