Fission of²³⁸U from 100 MeV to 1000 MeV by a coherent photon beam

Summary

The cross-section per equivalent quantum in the fission induced in²³⁸U by a quasi-monochromatic photon beam has been measured. The photon beam was obtained by coherent bremsstrahlung from 1000 MeV electrons striking a diamond single crystal. In the experiment the energies of the main peak of the photon spectrum assumed sixteen different values in the range from 220 MeV to 500 MeV. The fission fragments have been detected by means of glass sandwiches containing thin targets of UF₄. The cross-section per photon from 100 MeV to 1000 MeV has been deduced from the experimental yields applying an appropriate unfolding method after having subtracted from the yields the contribution due to photons with energies below 100 MeV. The obtained cross-section clearly shows a resonance centred at a photon energy 320 MeV with a FWHM ⋍125 MeV and a peak value of 70 mb. This resonance is in good agreement with the first baryon resonance in pion photoproduction. The energy dependence of the photofission cross-section for²³⁸U can be explained by both assuming that the photomesonic absorption mechanism prevails over the quasi-deuteron interaction in producing fission above 150 MeV and that the nuclear fissility increases with the energy.

Riassunto

È stata misurata la sezione d’urto per quanto equivalente nella fissione dell’²³⁸U indotta da un fascio di fotoni quasi monocromatici ottenuti per bremsstrahlung coerente di elettroni da 1000 MeV con un monocristallo di diamante. Le misure sono state eseguite a 16 differenti valori del picco principale dello spettro di fotoni nella regione tra 220 e 500 MeV. I frammenti di fissione sono stati rivelati mediante sandwich di vetro contenenti bersagli sottili di UF₄. La sezione d’urto per fotone è stata dedotta applicando un opportuno metodo di deconvoluzione alle rese sperimentali, corrette per il contributo dovuto all’assorbimento di fotoni con energia minore di 100 MeV. La sezione d’urto ottenuta mostra chiaramente una risonanza centrata ad un’energia dei fotoni di 320 MeV con una FWHM ⋍ 125 MeV ed un valore di picco di 70 mb. Questa risonanza risulta in buon accordo con la prima risonanza barionica nella fotoproduzione di pioni. L’andamento della sezione d’urto di fotofissione dell’²³⁸U può essere spiegato assumendo che il meccanismo di assorbimento fotomesonico prevalga sull’interazione a quasi-deutone nel processo di fissione sopra 150 MeV e che la fissilità nucleare cresca con l’energia.

Реэюме

Было иэмерено поперечное сечение деления, индуцированного в²³⁸U кваэи-монохроматиче ским фотонным пучком. Фотонный пучок получается с помошью когерентного тормоэного иэлучения 1000 МзВ злектронов, падаюших на монокристалл алмаэа. Предполагается, что в зксперименте знергии основного пика фотонного спектра имеют щестнадцать раэличных эначений с области от 220 МзВ до 500 МзВ. Фрагменты деления детектируются с помошью стеклянных сзндвичей, содержаших тонкие мищени UF₄. Поперечное сечение на один фотон с знергией в области от 100 МзВ до 1000 МзВ выводится иэ зкспериментальных выходов после вычитания иэ них вклада, обусловленного фотонами с знергиями ниже 100 МзВ. Полученное поперечное сечение ясно покаэывает на наличие реэонанса, расположенного при знергии фотона 320 МзВ с ЕУНМ ⋍ 125 МзВ и величиной пика 70 мб. Этот реэонанс хорощо согласуется с первым барионным реэонансом при фоторождении пионов. Энергетическая эависимость фотоделения для²³⁸U может быть общяснена с помошью предположения, что механиэм фото-меэонного поглошения превалирует при кваэи-дейтронном вэаимодействии в процессе деления выще 150 МзВ и что делимость ядер увеличивается с знергией.