Сепаратор АКУЛИНА - установка для получения пучков легких экзотических ядер, изучение структуры ядра 6He

• Автор: Родин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ГЛАВА I. Получение пучков радиоактивных ядер.

1.1. Основные направления исследований с применением пучков радиоактивных ядер.

1.1.1. Феномен ядерного гало.

1.1.2. Экспериментальные характеристики ядерного гало.

1.1.3. Использование радиоактивных пучков для изучения структуры ядер.

1.2. Получение пучков радиоактивных ядер.

1.2.1. Принцип сепарации “на лету” продуктов фрагментации ядер первичного пучка.

1.2.2. Принцип КОЬ метода получения пучков радиоактивных ядер.

1.2.3. Сравнение двух методов получения пучков экзотических ядер. ГЛАВА II. Масс-сепаратор АКУЛИНА.

2.1. Мотивация.

2.2. Ионно-оптическая система.

2.2.1. Концепция, расчет, основные характеристики.
2.2.2. Магнитные элементы, измерения и установка.
2.3. Инженерно-технические устройства и узлы.
2.3.1. Вакуумная система, физическая криогенная мишень.
2.3.2. Производящая мишень, профилированный поглотитель.
2.3.3. Система диагностики первичного и вторичного пучков.
2.4. Экспериментальное измерение характеристик, сравнение с расчетом.
2.4.1. Измерение трансмиссии, профилей и разрешения на первичных пучках.
2.4.2. Эмиттанс, угловой разброс, дисперсия, измерение степени очистки вторичного пучка.
ГЛАВА III. Пучки радиоактивных ядер, получаемые с помощью установки АКУЛИНА.
ЗЛ. Статистическая модель процессов фрагментации.
3.2. Получение пучков экзотических ядер на сепараторе АКУЛИНА.
3.2.1. Характеристики пучков первичных ядер, ускоряемых на У-400М.
3.2.2. Оптимизация условий получения и параметры некоторых пучков вторичных ядер.
3.3. Выходы продуктов ядерных реакций из толстой мишени при ее бомбардировке ионами 71л, ИВ и 151Ч.
3.3.1. Описание эксперимента.
3.3.2. Выходы ядер-продуктов в реакции 71л(35,4 МэВ/А)+9Ве.
3.3.3. Выходы ядер-продуктов в реакции ПВ(32,6 МэВ/А)+9Ве.
3.3.4. Выходы ядер-продуктов в реакции 15М(47,5 МэВ/А)+9Ве.
ГЛАВА IV. Экспериментальное изучение структуры ядра 6Не.
4.1. Современные представления о структуре ядра 6Не.
4.2. Упругое рассеяние 6Не на 4Не в широком угловом диапазоне.
4.2.1. Мотивация.
4.2.2. Описание эксперимента.
4.2.3. Результаты и анализ полученных данных.
4.3. Изучение структуры бНе при его взаимодействии с протоном.
4.3.1. Мотивация.
4.3.2. Описание экспериментальной аппаратуры.
4.3.3. Результаты и обсуждение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Изучение легчайших ядер, находящихся на границе нейтронной и протонной стабильности, является одним из актуальных направлений исследований в современной ядерной физике. Специальный интерес вызывают исследования структуры ядер с нейтронным или протонным гало, представляющим собой разреженное ядерное вещество. В настоящее время уровень знаний таков, что не исключается существование аномально нейтронно-избыточных ядер, таких как, например 7Н. Теория, исходящая из современных знаний о свойствах ядерных сил, может хорошо описывать легкие ядра. Поэтому важно получение новых экспериментальных данных о свойствах ядер на линии нуклонной стабильности и резонансных состояний ядерных систем за границей нуклонной стабильности.
В течение последних 10 — 15 лет наиболее интенсивно ведутся исследования, основанные на использовании пучков радиоактивных ядер. В целом ряде лабораторий существует не менее десятка установок, на которых получают вторичные пучки как прямой сепарацией продуктов реакций, так и с последующим ускорением, обеспечивая малый эмиттанс и высокое энергетическое разрешение.
Большое значение для изучения структуры самих ускоренных вторичных ядер и для исследований с применением их в качестве вторичных пучков имеют методы, использующие реакции малонуклонных передач. Такие методы развивались на протяжении нескольких десятков лет для изучения ядер вблизи линии /9-стабильности.
В Лаборатории ядерных реакций действует циклотронный комплекс У-400 и У-400М, предоставляющий исключительные возможности для получения радиоактивных пучков легчайших ядер и проведения экспериментов с ними. Высокая интенсивность пучков тяжелых ионов, ускоряемых до энергий 32 - 50 МэВ/А, позволяет получать вторичные пучки радиоактивных ядер с энергиями в диапазоне 10-40 МэВ/А. Этот диапазон

совокупности таких факторов как интенсивность и энергия. В случае необходимости получения более тяжелых изотопов (например, такие как 11Ы или 14Ве), а также, если требуется энергия вплоть до 35 МэВ/А, больше подходят пучки 15N или 18 О. Для получения интенсивного пучка 6Не больше всего подходит 7П, так как сечение отрыва одного нуклона всегда максимально и в области энергии 30-50 МэВ/А достигает 100 мбарн, например, для такого ядра как 12С [Мои81].
Таблица 3.1. Параметры пучков тяжелых ионов, ускоряемых на циклотроне У400М.
Ион н 'и “В ис 3iN 1в0
Энергия, МэВ/А 19 32 34 43 47
Интенсивность, с'1 3,0-1010 1,2-1013 3,0-10й 6,0-10й 5,0-1012 3,0-1 о'2
3.2.2. Оптимизация условий получения и параметры некоторых пучков вторичных ядер.
Для изучения возможностей производства пучков легких экзотических ядер использовались первичные пучки 7Li, 11 В, 13С, 15N и l80 [Fom98]. В экспериментах измерялись выходы продуктов фрагментации первичных пучков на бериллиевых мишенях толщиной от 175 до 680 мг/см2. Измерения проводились при ахроматической настройке сепаратора. Использовались два алюминиевых профилированных поглотителя толщиной 210 и 350 мг/см2 соответственно.
Первичный пучок фокусировался на производящую мишень, установленную на месте предметной щели сепаратора F1 (см. рис. 2.1.), в пятно диаметром 5 мм. Размер и положение пучка на мишени фиксировались с помощью охлаждаемого водой графитового коллиматора, закрепленного на подвижном штоке в 50 мм перед мишенью. Мишень зажималась в медной оправке, охлаждаемой водой. На расстоянии 50 см после мишени была установлена танталовая фольга толщиной 6,6 мг/см2. Ток вторичной электронной эмиссии, возникающий при прохождении пучка через фольгу,