Thesis (PhD (Physics))--University of Stellenbosch, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: The (p, pα) reaction on 12C was investigated experimentally using polarized incident protons of 100 MeV. Coincident data, which were obtained at ten quasifree angle pairs for proton angles ranging from 25◦ to 110◦, were analyzed in terms of the distorted-wave impulse approximation (DWIA). Calculated energy-sharing cross section and analyzing power distributions reproduce the data reasonably well. The observed agreement allows the extraction of distorted momentum distributions from experimental data. These distributions are very consistent over a wide range of angle pairs at which cross section energy-sharing distributions vary considerably. Since measurements of analyzing powers were made, spin-orbit distortions were included in the DWIA calculations. The effects of spin-orbit distortions were found to be very small near zero recoil momentum and did not destroy the validity of the factorization approximation where the two-body p-α cross section enters as a multiplicative factor in the three-body (p, pα) cross section expression. Spectroscopic factors derived from the data are fairly consistent with the trend of the theoretical predictions. Analyzing power data also follow the trend of free p-4He scattering data, and comparisons with DWIA predictions are in reasonable agreement. The theory reproduces also very well analyzing power angular distributions of the projectile-cluster two-body scattering at large angular momentum of the residual nucleus. This indicates that a quasifree knockout mechanism dominates the reaction. The two-body interaction response between the projectile and the α cluster was found to resemble the scattering of protons from a free α particle to a remarkable degree, the present results strongly imply the existence of preformed α clusters in 12C. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die (p, pα) reaksie op 12C is eksperimenteel ondersoek deur middel van gepolariseerde protone met n invalsenergie van 100 MeV. Ko¨ınsidensie data, wat verkry is by tien kwasievrye hoekpare, met proton hoeke tussen 25◦ en 110◦, is geanaliseer in terme van die vervormde-golf-impuls-benadering (DWIA). Die berekende energie-verdeelde kansvlak en analiseervermo¨e verspreidings reproduseer die data redelik goed. Die waargenome ooreenstemming maak dit moontlik om vervormde momentumverdelings uit die eksperimentele data te verkry. Aangesien analiseervermo¨e metings gedoen is, is spin-baan wisselwerking by die DWIA berekenige ingesluit. Die bydra as gevolg van spin-baan wisselwerking blyk baie klein te wees naby nul terugslag momentum en het nie die geldigheid van die faktoriseringsbenadering, waartydens die twee-deeltjie, p-α kansvlak as ’n vermenigvuldigingsfaktor in die uitdrukking vir die drie-deeltjie (p, pα) kansvlak verskyn, vernietig nie. Spektroskopiese faktore wat uit die data herlei is, is redelik konsistent met die verloop van die teoretiese voorspellings. Analiseervermo¨e data volg ook die verloop van die vrye p-4He verstrooiings-data en vergelyk redelik goed met DWIA voorspellings. Die teorie reproduseer ook die hoekverdelings in die analiseervermo¨e van die twee-deeltjie projektiel-bondel verstrooiing by groot hoekmomentum waardes vir die oorblywende kern baie goed. Dit dui daarop dat ’n kwasie-vrye uitslaanmeganisme die reaksie domineer. Die twee-deeltjie wisselwerkingsgedrag tussen die projektiel en die α-bondel toon sterk ooreenkomste met die verstrooiing van protone vanaf ’n vrye α-deeltjie. Die huidige resultate lewer sterk bewyse vir die bestaan van voorafgevormde α-bondels in 12C.

ACTAR TPC (ACtive TARget and Time Projection Chamber) est une cible active de nouvelle génération construite au GANIL (Grand Accélérateur d'Ions Lourds). Les cibles actives sont des cibles gazeuses où le gaz permet de détecter le passage de particules chargées selon le principe des chambres à projection temporelle (TPC). La TPC d'ACTAR est formée d'une anode segmentée de 16384 pixels carrés de 2 mm de côté. La haute densité de voies est gérée par le système électronique GET (General Electronics for TPCs). Ce système digitalise également les signaux sur un intervalle de temps donné, pour une reconstruction 3D complète des évènements. Un démonstrateur huit fois plus petit a d'abord été construit pour vérifier le fonctionnement de l’électronique et la conception mécanique. La finalisation d’ACTAR TPC s’est basée sur les résultats du démonstrateur, qui a été testé avec des faisceaux de 6Li, de 24Mg et de 58Ni. Le commissioning d'ACTAR TPC a été effectué dans le cas de la diffusion résonante sur cible de protons avec des faisceaux de 18O et de 20Ne.Un algorithme de reconstruction des traces mesurées dans la TPC permet d'en extraire les angles et les énergies des ions impliqués dans les réactions. Les résultats sont comparés à des données connues pour déterminer les performances du système de détection. Les résolutions obtenues sur le commissioning à partir de calculs en matrice R valident l'utilisation d'ACTAR TPC pour de futures expériences. Par ailleurs, la diffusion résonante 6Li + 4He réalisée avec le démonstrateur a permis d'étudier les états d’agrégat alpha dans le 10B. Deux résonances à 8.58 MeV et 9.52 MeV sont observées pour la première fois en diffusion élastique dans cette voie de réaction. / ACTAR TPC (ACtive TARget and Time Projection Chamber) is a next generation active target that was designed and built at GANIL (Grand Accélérateur d'Ions Lourds). Active targets are gaseous targets in which the gas is also used to track charged particles following the principles of time projection chambers (TPC). The TPC of ACTAR has a segmented anode of 16384 2 mm side square pixels. The high density of pixels is processed using the GET (General Electronics for TPCs) electronic system. This system also digitizes the signals over a time interval, enabling a full 3D event reconstruction. An eight time smaller demonstrator was first built to verify the electronics operation and the mechanical design. ACTAR TPC's final design was based on results obtained with the demonstrator which was tested using 6Li, 24Mg and 58Ni beams. The commissioning of ACTAR TPC was then carried out for the case of resonant scattering on a proton target using 18O and 20Ne beams. A track reconstruction algorithm is used to extract the angles and energies of the ions involved in the reactions. Results are compared to previous data to determine the detection system performances. Comparing the commissioning data with R matrix calculations, excitation functions resolutions in different cases are obtained. The use of ACTAR TPC is validated for future experiments. Furthermore, alpha clustering was studied in 10B through the resonant scattering 6Li + 4He, carried out with the demonstrator. Two resonances at 8.58 MeV and 9.52 MeV are observed for the first time in elastic scattering with this reaction channel.