Гигантский Гамов-Теллеровский резонанс и нейтронно-избыточные ядра

• Автор: Лютостанский, Юрий Степанович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ГАМОВ-ТЕЛЛЕРОВСКИЙ РЕЗОНАНС И НЕЙТРОННО-ИЗБЫТОЧНЫЕ ЯДРА - ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Развитие представлений о Гамов-Теллеровском резонансе

1.2. Методы описания зарядово-обменных возбуждений,ядер

1.3. Исследование ядер, удаленных от области стабильности

1.4. Развитие теоретических представлений о структуре и распадах нейтронноизбыточных ядер
1.4.Гамов-Теллеровский резонанс - связь проблем ядерной физики и астрофизики . 42 ГЛАВА П. ГИГАНТСКИЙ ГАМОВ-ТЕЛЛЕРОВСКИЙ РЕЗОНАНС И ВИГНЕРОВСКАЯ ви(4) СИММЕТРИЯ

2.1. Микроскопическое описание Гамов-Теллеровского резонанса

2.2. Модельное описание коллективных изобарических состояний

2.3. Силовая функция бета-распада

2.4. Гамов-Теллеровский резонанс и впгнеровская 811(4) симметрии в ядрах
2.5. Краткие выводы по главе П
ГЛАВА Ш. ГАМОВ-ТЕЛЛЕРОВСКИЙ РЕЗОНАНС И ПРОЦЕССЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ БЕТА-РАСПАД НЕЙТРОННО- ИЗБЫТОЧНЫХ ЯДЕР
3.1. Гамов-Теллеровский резонанс и периоды полураспада нейтронно-избыточных ядер
3.2. Возможные бета-задержанные процессы
3.3. Эмиссия запаздывающих нейтронов
3.4. Мультинейтронная бета-задержанная эмиссия
3.5. Запаздывающее деление
3.6. Термоядерные взрывы и запаздывающее деление
3.7. Краткие выводы по главе III
ГЛАВА IV. КОРОТКОЖИВУЩИЕ НЕЙТРОННО-ИЗБЫТОЧНЫЕ ЯДРА
4.1 Метод описания структуры и свойств ядер вблизи границы
нейтронной стабильности
4.2. Новая область деформации нейтронно-избыточных ядер
4.3. Свойства ядер от кислорода до никеля расположенных вблизи
границы нейтронной стабильности

4.4. Слабосвязанные ядерные системы вблизи границы нейтронной стабильности
4.5. Краткие выводы по главе IV
ГЛАВА V. НЕЙТРОННО-ИЗБЫТОЧНЫЕ ЯДРА И ОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДЕ
5.1. Нуклеосинтез в медленных и быстрых ядерных процессах
5.2. Математическое моделирование процесса нуклеосинтеза
5.3. Скорости протекания цроцесса нуклеосинтеза
5.4. Роль эмиссии запаздывающих нейтронов в процессе быстрого нуклеосиптеза
5.5. Определение возраста Галактики методами ядерной астрофизики
5.6. Краткие выводы по главе V
ГЛАВА VI. НЕЙТРОННО-ИЗБЫТОЧНЫЕ ЯДРА В НЕЙТРИННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
6.1. Процесс захвата нейтрино в галий-германиевом и йод-ксеноновом детекторах
и возможность использования этих детекторов в реакторных экспериментах
6.2. Литиевый конвертор реакторных нейтронов в антинейтрино
6.3. Концепция интенсивного источника нейтрино на базе мощных ядерно-физических установок
6.4. Нейтринная диагностика при аварийных ситуациях на АЭС
6.5. Краткие выводы по главе VI
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
1. Исследование гигантских резонансов — высоковозбужденных состояний ядер высокой степени коллективности — цредставляет большой интерес для физики ядра. Наряду с хорошо изученным гигантским дипольным Ш-резонансом, открытым еще в середине 1940-х годов [1,2], к настоящему времени открыты и активно изучаются резонансы электрического типа — монопольный, квадрупольный и ряд других, а также резонансы магнитного типа (см. [3,4]). Все эти состояния связаны с нейтральной (по заряду) ветвью коллективных возбуждений.ядер и дают важную информацию о структуре ядер и свойствах ядерной материи. Наряду с нейтральной, известны и заряженные ветви возбуждений ядер такие как аналоговый (АР) - изоспиновый резонанс и гигантский Гамов-Теллеровский резонанс (ГТР) - коллективное состояние спин-изоспинового типа.
Начало экспериментальному и теоретическому исследованию зарядово-обменных возбуждений в атомных ядрах положило открытие аналогового резонанса в (р,п)-реакции в 1961 году [5,6]. Появилась,возможность объяснять подавленность разрешенных p-переходов-(Фермиевских и Гамов-Теллеровских) влиянием соответствующих резонансов [106]. Гигантский FTP был экспериментально обнаружен в 1975 году в США [7,8]. За несколько лет до этого проводились теоретические исследования зарядово-обменных возбуждений и первые расчеты 1970-74 годов, энергий и матричных элементов ГТР [101-105] представлены в настоящей работе. Эти расчеты были выполнены в рамках теории конечных ферми-систем (ТКФС) А.Б. Мигдала [9] и, как показано в настоящей работе, довольно хорошо описывают, полученные позже экспериментальные данные. Зарядово-обменные возбуждения не только определяют распадные характеристики ядер, такие как период полураспада Гщ , вероятности эмиссии запаздывающих нейтронов и запаздывающего деления, но и связаны с фундаментальными свойствами ядерного взаимодействия.
Если нейтральная ветвь возбуждений ядра A(N,Z) отвечает состояниям того же ядра и проявляется, прежде всего, в у-переходах и реакциях неупругого рассеяния пептонов и нуклонов, идущих без изменения заряда ядра, то заряженные ветви коллективных возбуждений с зарядами частично-дырочной пары AQ=±l отвечают возбужденным состояниям, ядер-изобар A(N-AO, Z+AO) и проявляются в р-переходах ядер и в соответствующих реакциях перезарядки, например (v,e), (р,п), (п,р), (3Не,Т), (Т/Не), (6Li, 6Не) и др. (см. рис. 1). Состояния, характерные для заряженных ветвей, возбуждения, называют изобарическими состояниями (ИС) ядер. Интерес к исследова-

Г.4. Развитие теоретических представлений о структуре и распадах нейтронноизбыточных ядер.
Основная особенность структуры ядер, расположенных вблизи границы нейтронной либо протонной стабильности в том, что это — слабосвязанные ядерные системы и применение известных теоретических подходов к описанию свойств таких ядер требу-, ет дополнительного рассмотрения и тщательного учета слабых эффектов; порядка .1 -* 2' МэВ. Более того, использование ядерных параметров, полученных из данных по известным ядрам, вызывает сомнения и требует уточнений.
Использование различных массовых формул, основанных на капельных представлениях о ядре, для-описания слабосвязанных систем какими являются ядра с большим избытком нейтронов, является довольно грубым приближением; не позволяющим рассчитывать с удовлетворительной точностью даже энергии отрыва нейтрона в таких ядрах. Различные оболочечные подходы, использующие потенциалы Саксона-Вудса [98] или Нильссона [99] (для деформированных ядер), работают в этой области ядер лучше, но требуют согласования, т. к. форма ядерного потенциала меняется с изменением нейтронного избытка и, как минимум, должны изменяться параметры.этих потенциалов. Кроме того существует проблема выбора вида нуклон-нуклонного взаимодействия, универсального для любых ядерных систем.
Широкое развитие получили методы расчета массовых соотношений основанные на подходе, представляющем собой смесь капельных и микроскопических представлений “macroscopic-microscopic model”. Основная идея таких подходов состоит во включении в капельную модель оболочечной поправки В .М. Струтинского (Strutinsky V.MI Nucl. Phys. A. 1967. V.95. P.420; 1968. V.122. P.l), рассчитываемой в микроскопическом подходе (см. подробнее в [193,194]). Эти методы используются, начиная с 1980 года [195], для расчетов масс ядер и барьеров деления и регулярно публикуются боль-, шие таблицы с результатами расчетов. Позже в этих расчетах стали учитывать деформацию тяжелых ядер [196,197].
В макро-микроскопической модели полная потенциальная энергия рассчитывается как функция Z,N и формы (shape) ядра:
Epol(Z, N, shape) = Emac{Z, N, shape) + Emk(Z, N, shape) (1.6)
Первый, макроскопический член — £mac включает сумму из 14-ти слагаемых и более чем 20-ти параметров [196] заимствованных из капельной модели с учетом факторов формы. Второй, микроскопический член Етс разбивается на два - для нейтронов и протонов в отдельности, а те, в свою очередь, также разбиваются на два, соответствующих