Experimental studies of neutron collectivities by α-particle scattering and some implications for giant-resonance excitations

Summary

Using recently measured differential cross-sections for elastic and inelastic α-particle scattering from²⁰⁸Pb atE _α=104 MeV, we studied the question whether the collectivities of protons and neutrons in the strong collective 3 ⁻₁ -state (2.615 MeV) are different or not. Adopting the experimentalB(E3) value and the proton transition densities from electron scattering experiments, we extract the corresponding quantities of the neutron part from an analysis of the α-particle scattering data. Significant differences revealing a different neutron collectivity are found. Furthermore, we test results of recent RPA calculations, which reproduce very well the proton density found in «model independent» analyses of (e, e′) measurements. A satisfactory description of α-particle scattering by the microscopically predicted transition densities is obtained if the neutron part is assumed to be different from the proton part, whereby a larger transition radius for the neutrons is required. On the basis of these results and of further theoretical studies, the (α, α′) cross-sections for theE2 giant-resonance excitation in²⁰⁸Pb are calculated.

Riassunto

Per mezzo delle sezioni d’urto differenziali, recentemente misurate, dello scattering elastico e anelastico delle particelle α dal²⁰⁸Pb ad un’energiaE _α=104 MeV, abbiamo studiato se le collettività di protoni e neutroni nello stato fortemente collettivo 3 ⁻₁ (2.615 MeV) siano differenti o no. Adottando il valore sperimentale diB(E3) e le densità di transizione dei protoni dagli esperimenti di scattering dell’elettrone, abbiamo ricavato le corrispondenti quantità della parte del neutrone dall’analisi dei dati dello scattering di particelle α. Si sono trovate differenze significative che rivelano una diversa collettività di neutroni. Inoltre, abbiamo esaminato i risultati di recenti calcoli RPA che riproducono molto bene la densità del protone calcolata attraverso un’analisi « indipendente dal modello » delle misure di (e, e′). Una descrizione soddisfacente dello scattering di particelle α è ottenuta tramite le densità di transizione predette microscopicamente, se si considera la parte del neutrone diversa da quella del protone, per cui è richiesto un più ampio raggio di transizione per il neutrone. Sulla base di questi risultati e di ulteriori studi teorici si calcolano le sezioni d’urto (α, α′) per la eccitazione della resonanza giganteE2 nel²⁰⁸Pb.

Реэюме

Испольэуя недавно иэмеренные дифференциальные поперечные сечения для упругого и неупругого рассеяния альфа-частиц на208Pb приE _α=104 МзВ, мы исследуем вопрос, отличаются или нет обраэования протонов и нейтронов в сильно коллективном 3 ⁻₁ -состоянии (2.615 МзВ). Принимая зкспериментальное эначениеB(E3) и плотности перехода протона иэ зкспериментов по злектронному рассеянию, мы иэвлекаем соответствуюшие величины для нейтронной части иэ аналиэа данных по рассеянию альфа-частиц. Обнаружены сушественные раэличия. Кроме того, мы проверяем реэультаты недавних вычислений в приближении случайных фаэ, которые очень хорощо воспроиэводят протонную плотность, обнаруженную при аналиэе, «не эависяшем от модели», (e,e′) иэмерений. Получается удовлетворительное описание рассеяния альфа-частиц с помошью микроскопически предскаэанных плотностей перехода, если предположить, что нейтронная часть отличается от протонной части, в силу чего требуется больщий радиус перехода для нейтронов. На основе зтих реэультатов и теоретических исследований вычисляются поперечные сечения (α, α′) для воэбужденияE2 гигантского реэонанса в²⁰⁸Pb.