Fission of Bi, Pb, Au and Pt induced by a coherent photon beam from 1000 MeV electrons

Summary

The photofission yields of Bi, Pb, Au and Pt induced by a coherent bremsstrahlung beam from 1000 MeV electrons striking a diamond single crystal have been measured. The experiment has been performed at sixteen different energies of the main peak of the photon spectrum, in the energy range between 220 MeV and 500 MeV, by detecting the fission fragments with glass sandwiches. All the photon spectra have been measured simultaneously to the exposures of the fissionable samples by means of a magnetic pair spectrometer and a real-time acquisition system with an on-line computer. An appropriate unfolding method was developed in order to deduce the behaviour of the photofission cross-section from the experimental yields. The estimated cross-section curves clearly show a first resonance at a photon energy of about 320 MeV with a FWHM ≈125 MeV, whilst there is only a hint of a second broad resonance centred atk≈750 MeV. The very good agreement between the position of the first resonance put in evidence in the present experiment and the energy of the first baryon resonance in the pion photoproduction is attributed to a predominance of the photomesonic mechanism in the photofission process of the investigated elements.

Riassunto

Sono state misurate le rese di fotofissione di Bi, Pb, Au e Pt indotta da un fascio di fotoni coerenti ottenuti per frenamento di elettroni da 1000 MeV su un monocristallo di diamante. I frammenti di fissione sono stati rivelati mediante sandwich di vetro. Il fascio di fotoni coerenti adoperato è caratterizzato da un picco principale «quasi monocromatico» sovrapposto ad uno spettro continuo. L’esperimento è stato eseguito a sedici differenti energie del picco principale nell’intervallo energetico compreso tra 220 MeV e 500 MeV. Poichè la posizione del picco principale di fotoni dipende criticamente dall’orientazione del monocristallo, ogni spettro è stato misurato contemporaneamente all’esposizione dei campioni fissionabili. Tale misura è stata eseguita mediante uno spettrometro magnetico e un sistema di acquisizione automatica in tempo reale con un calcolatore in linea. Allo scopo di dedurre l’andamento della sezione d’urto di fotofissione dalle rese sperimentali è stato sviluppato un appropriato metodo di deconvoluzione. Le curve ottenute per la sezione d’urto mostrano chiaramente una prima risonanza ad energia di fotoni di circa 320 MeV con una FWHM ≈ 125 MeV, mentre vi è soltanto l’accenno di una seconda risonanza centrata ad un’energia di circa 750 MeV. Si mette in evidenza come l’uso di un fascio di fotoni coerenti, adoperato per la prima volta in misure di fotofissione, ed il particolare metodo di deconvoluzione sviluppato hanno consentito di dedurre l’andamento risonante della sezione d’urto di fotofissione con maggiore attendibilità rispetto ai risultati della letteratura ottenuti con fasci di fotoni da targhette amorfe. L’ottimo accordo tra l’energia della prima risonanza, messa in evidenza nel presente esperimento, e l’energia della prima risonanza barionica nella fotoproduzione di pioni è ritenuto un’indicazione del prevalere del meccanismo fotomesonico nel processo di fotofissione per gli elementi studiati.