MAYA A GASEOUS ACTIVE TARGET 7th International Conference on Position Sensitive Detectors Liverpool September 15th 2005 C.E. Demonchy a, W. Mittig a, H. Savajols a, P. Roussel- Chomaz a, M. Chartier b, B. Jurado a, L. Giot a, D. Cortina-Gil c, M. Caamaño c, G. Ter-Arkopian d, A. Fomichev d, A. Rodin d, M.S. Golovkov d, S. Stepantsov d, A. Gillibert e, E. Pollacco e, A. Obertelli e, H. Wang a a GANIL, France b University of Liverpool, UK c Universidade de Santiago de Compostela, Spain d FLNR/JINR, Russia e C.E.A./D.S.M./D.A.P.N.I.A./S. Ph N. Saclay, France

Manuel CaamañoLiverpool MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. INTRO With the last improvements in production, and on-line acceleration of radioactive beams, exotic beams are now available for experimentation. We can extend our knowledge to areas away from nuclear stability. Energies ~ MeV/n Intensities ~ 10 3 ppp Cross sections ~ barn Increasing target thickness without loss of resolution: ACTIVE TARGET The detector plays also the role of target

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. LAYOUT MAYA is essentially an ionization chamber where the filling gas plays also the role of the target : 30 cm 26 cm 20 cm 1.5 cm 1 cm 5 cm Frisch grid proportional wires segmented cathode 5 mm CsI wall ~15 kV 35 x 35 hexagonal pads 5 mm side The pressure can be set up to 3 atm of H 2, D 2, C 4 H 10, etc… With 1 atm of C 4 H 10 we have ~10 22 atoms of H/cm 2. cathode Liverpool cm Mylar window

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. EVENT SIGNALS MAYA is essentially an ionization chamber where the filling gas plays also the role of the target : Frisch grid proportional wires CsI wall cathode Liverpool the beam may crosses monitoring detectors before Maya, as drift chambers the projectile makes reaction with an atom of the gas, while the particles ionize the medium the electrons drift down to the proportional wires, where the signal is amplified the drift time is measured in each wire t1t1 tntn Φ if the ionizing particles leave enough energy, an individual charge is induced in each pad, creating a projected image of the trajectories segmented cathode eventually, scattered particles leave the gas volume. They are stopped and identified in the Si-Csi wall

θ1θ1 Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. GENERAL ANALISYS with the charge profile along the trajectories: the vertex comes from the crossing point we extract the end of the trajectory. the projected range is calculated. the trajectories are fitted with the positions of the maxima of charge deposited, corrected with a CoG. We calculate the projected θ angle. beam scattered recoil with the drift times up to each wire we determine the reaction plane angle Φ, and so the correction for the projected ranges and θ angles. Φ we have the θ angles, and for those particles stopping inside, their range, and so their energy. Liverpool θ2θ2

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. DATA 8He8He 6 He 4 He 9 Li 3H3H 2H2H p Liverpool Identification with CsI Identification Range-Charge 3H3H 2H2H p θ theta (deg) energía (MeV) And kinematics: 12 C( 8 He,*H)*N 7H7H p( 8 He, 8 He)p RANGE (0.1mm) 8 He E Si (KeV) proton Range resolution

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. INTRO Como la partícula dispersada es la única que vemos dentro de MAYA, extraemos de ella toda la información cinemática. Calculamos el perfil de energía depositada: Extraemos el vértice Extraemos el final de la trayectoria Calculamos el alcance proyectado Ajustamos la trayectoria con las posiciones de los máximos de carga depositada en las celdas, y corregidas con un cálculo de centro de gravedad. Calculamos el ángulo θ proyectado. θ haz dispersado retroceso Con el tiempo de deriva calculamos el ángulo Φ del plano de reacción, y la corrección para el alcance y el ángulo θ. Φ Finalmente tenemos el ángulo θ del ión pesado, su alcance, y su energía. Pero no podemos identificar el núcleo en cuestión. Liverpool

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. INTRO θ theta (deg) energy (MeV) 30 mb 25 mb θ theta (deg) energy (MeV) 25 mb & 30 mb 12 C( 8 He, 8 He) 12 C Liverpool

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. INTRO 12 C( 8 He, 7 H→ 3 H+4n) 13 N θ theta (deg) energía (MeV) σ (cuentas) energía (MeV) masa( 3 H+4n) Breit-Wigner modificada PRELIMINAR E Res ~0.8 MeVΓ FWHM ~1.7 MeV dσ/dΩ exp ~1 mb/sr ε MAYA ~30 % Liverpool

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. INTRO hay dos cámaras de deriva antes de MAYA para monitorizar el haz cathode ánodo: área de amplificación. muro de detectores de CsI. el proyectil reacciona con un átomo del gas. segmentado el producto de retroceso deja suficiente energía para inducir una imágen de su trayectoria en el plano del cátodo. las partículas ligeras dispersadas no se detienen dentro, y escapan hasta un muro con 20 detectores de CsI, donde son detenidas e identificadas. cátodo segementado MAYA es esencialmente una cámara de ionización, donde el gas es a su vez el blanco. En nuestro experimento usamos C4H10, a 25, y 30 mbar. t1t1 tntn Φ medimos el tiempo de deriva hasta cada hilo de amplificación. El ángulo del plano de reacción se calcula con estos tiempos. Liverpool

Manuel Caamaño MAYA, A GASEOUS ACTIVE TARGET. INTRO Del análisis de los datos obtenidos de la reacción 8 He+ 12 C a 15.4 AMeV, podemos extraer algunas primeras conclusiones: - MAYA es muy útil a la hora de identificar reacciones de transferencia con baja energía de retroceso. - Somos capaces de reconstruir la cinemática del canal elástico, aún cuando no está centrado en MAYA. - El canal del 3 H muestra claramente la línea de la cinemática correspondiente a la formación del 7 H. Podemos calcular la posición de su nivel fundamental, alrededor de ~0.8 MeV, así como su anchura, ~1.7 MeV. Actualmente también estamos calculando su sección eficaz, que podemos estimar, de forma preliminar, cerca de ~1 mb/sr. En definitiva, hemos confirmado experimentalmente la existencia del 7H, el isótopo de mayor isospín conocido. Liverpool