Фоторасщепление тяжелых ядер

• Автор: Трощиев, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Глава 1. Метод проведения эксперимента по измерению выходов фотоядерных реакций в
области ДГР
1.1 Схема эксперимента
1.2 Тормозная мишень и оптимизация ее параметров
1.3 Модель детектора гамма-квантов
1.4 Обработка спектров остаточной активности
Глава 2. Результаты эксперимента
2.1 Облучение естественной смеси изотопов Та
2.2 Облучение изотопа 197Аи
2.3 Облучение естественной смеси изотопов
2.4 Облучение естественной смеси изотопов РЬ
Глава 3. Обсуждение результатов эксперимента
3.1 Фоторасщепление изотопов Та
3.2 Фоторасщепление изотопа 197Аи
3.3 Фоторасщепление изотопов
3.4 Фоторасщепление изотопов РЬ
3.5 Сравнение описания ДГР в ТАГАТ* и в комбинированной модели
3.6 Сравнительный анализ результатов экспериментов по исследованию
фоторасщепления тяжелых ядер
Заключение
Литература

Характерной особенностью взаимодействия гамма-квантов с атомными ядрами является интенсивный максимум в сечении поглощения гамма-квантов, расположенный в области энергии выше нуклонного порога Еу ~ 10-25 МэВ — дипольный гигантский резонанс (ДГР). Этот максимум наблюдается во всех без исключения атомных ядрах. ДГР был теоретически предсказан Мигдалом [1] и затем экспериментально открыт Болдуином и Клайбером [2].
Для описания ДГР обычно используют следующие характеристики:
Ет - положение максимума резонанса;
(Тт - величина сечения в максимуме резонанса;
Г - ширина резонанса на половине высоты максимума;
(Тт[ - интегральное сечение - сечение резонанса, проинтегрированное по области энергии ДГР.
На рис. 1 в качестве примера приведен ДГР на магических ядрах 1бО, 40Са,
1248п и 208РЬ. Видны основные закономерности, характерные для ДГР. С увеличением массового числа А
- положение максимума ДГР Ет смещается к меньшим энергиям;
- сечение в максимуме (7т и интегральное сечение <ТЫ увеличиваются.
Первые попытки интерпретации ДГР были основаны на коллективной модели ядра и описывали ДГР как когерентные дипольные колебания всех протонов относительно всех нейтронов. Эта модель была развита в работах Штейнведеля и Йснсена [3], Гольдхабера и Теллера [4] и Даноса [5]. Модель успешно описывала положение максимума резонанса, однако природа его ширины оставалась не ясной. Кроме того, возникли проблемы с описанием промежуточной структуры ДГР в легких ядрах А < 50.
Попытка описания ДГР в рамках модели независимых частиц была предпринята Вилкинсоном [6]. Он рассматривал ДГР как совокупность одночастичных дипольных переходов между соседними оболочками. В такой модели энергия, при которой располагался ДГР, определялась разностью энергий между соседними оболочками, а ширина резонанса приближенно определялась разностью одночастичных состояний внутри отдельных оболочек. Однако положение максимума ДГР, рассчитанное Вилкинсоном для ядра Си, оказалось примерно в два раза ниже по энергии, чем экспериментально измеренное. Аналогичные результаты были получены и для других ядер.

а, мб 30-1 20 10-1
20-□
15^ 10-1 5

200 150 4 100 50 0

200 4 юо

600-] 400

~Т~

—т~

~I—1—

—Г~

“1—'—Г~

“1—'—г~

- V,,
-1—’—Г~

~Г“

—Г-^—I

"РЬ
-1—г

~г-

1—’—Г '■ I—'—I—1—I—1—I
22 24
28 30
Е , МэВ
Рис. 1. Сечения реакции (у, бп) ядрах 160,40Са, 90Zr, |248п и208РЬ.
К концу 1950-х годов стало ясно, что ни гидродинамическая модель, ни модель независимых частиц не дают согласованного ответа на вопросы об энергетическом положении гигантского резонанса и механизме коллективизации дипольных переходов в ядре. Проблема описания положения максимума резонанса и связанная с ней проблема структуры сечения ДГР потребовали принципиально нового подхода. Была предпринята попытка описания промежуточной структуры ДГР как следствия связи коллективного диполъного колебания протонов относительно нейтронов с поверхностными колебаниями ядра. Так возникла динамическая коллективная модель [7, 8].

Табл. 5. Выходы фотонуклонных реакций на 181Та.
Энергия Е максимума в спектре, кэВ Облучение I Облучение 2
Выход реакции Нормированный выход реакции Выход реакции Нормированный выход реакции
|81Та(у, п)|80**Та
93.326 0.96 0.96
103.557 1.05 1.05
Та(у, 2п) Та
63 (рентген) 0.35 0.34 ±0.07
65 (рентген) 0.34
|51Та(у,Зп)‘/|!!!!Та
1351 0.017 (1.8 ±0.4) х 10~2 0.021 (2.0 ±0.4) х кг2
1403 0.018 0.019
151Та(у, Зп),/ьтТа
213.44 0.005 0.0047
325.562 0.005 (5 ± 1) х КГ3 0.0048 (5 ± 1) х Ю~3
426.383 0.0049 0.0048
151Та(у, 4п)‘"Та
112.9498 0.018 0.016
745.9 0.018 (1.7 ±0.5) х КГ2 0.019 (1.8 ±0.5) х Ю’2
1057.8 0.016 0.021
|Ь1Та(у, 5п) Та
201.83 0.003 0.003
710.5 0.005 0.005
1023.05 0.003 0.003
1159.28 0.005 0.005
1190.22 0.005 0.005
1224.93 0.005 0.007
1252.87 0.004 0.004
1341.33 0.005 0.005
1555.07 0.004 0.005
1584.02 0.005 0.006
1633.74 0.004 (5 ± 1) х Ю“3 0.007 (5± 1) х Ю'3
1643.43 0.004 0.005
1672.32 0.007 0.007
1679.18 0.005 0.005
1696,55 0.005 0.005
1704.7 0.005 0.005
1722.04 0.005 0.005
1774.56 0.005 0.005
1823.7 0.005 0.006
1862.74 0.006 0.006
2044.87 0.005 0.006
18|Та(у, 6п) Та
125.9 0.002 0.0017
162.5 0.0009 0.0010
207.4 0.0017 0.0016
266.9 0.0012 (1.4 ± 0.3) х Ю~3 0.0012 (1.3 ± 0.3) X 10'3
348.5 0.0017 0.0015
436.4 0.0009 0.0007
475 0.0015 0.0015
857.7 0.0011 0.0011
|81Та(у, р)|8"Ш
443.09 4.6 х Ю 5 (5± 1) х Ю~4 4.3 х Ю~3 (5 ± 1) х Ю“4
500.64 5.8 х Ю~3 5.7 х Ю“3
|81Та(у, рп)1'^
362 5 х Ю'3 (4 ± 3) х Ю‘3
453 3.6 х Ю*3