Методы исследования околобарьерного слияния ядер тяжелых ионов и их приложения к ион-атомным столкновениям

• Автор: Самарин, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ СТОЛКНОВЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ
ИОНОВ
1Л. Основы физики тяжелых ионов
1.2. Упругое и неупругое рассеяние при дальних столкновениях
1.3. Передачи нуклонов при касательных столкновениях и на начальной стадии слияния ядер
1.4. Квазиупругие и глубоко неупругие реакции, квазиделение
1.5. Реакции слияния-деления
1.6. Расчеты и измерения сечений захвата и слияния ядер
1.7. Низкоэнергетические ион-атомные столкновения в кристаллах
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЯДРО-ЯДЕРНЫХ И ИОН-АТОМНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ
2.1. Развитие квазиклассического приближения
2.2. Полуклассическое описание ядерных столкновений с нестационарным квантовым описанием внешних нейтронов
2.3. Нахождение одноцентровых и молекулярных состояний
2.4. Нестационарные квантовые методы
2.5. Стационарные квантовые методы и метод сильной связи каналов
2.6. Восстановление функции распределения по барьерам из экспериментальных данных
ГЛАВА 3. НЕЙТРОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ ПРИ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЯДРО-ЯДЕРНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ
3.1. Поведение внешних нейтронов при столкновении тяжелых ядер: полуклассическая модель
3.2. Условия отбора наиболее благоприятных переходов между нейтронными состояниями сталкивающихся ядер
3.3. Влияние внешних нейтронов при столкновении ядер: полуклассическая модель
3.4. Поведение внешних нейтронов легкого ядра при столкновении с тяжелым
ядром: полуклассическая модель

3.5. Влияние внешних нейтронов на движение тяжелых ядер: квантовая модель
3.6. Влияние внешнего нейтрона на движение легкого ядра: квантовая модель
3.7. Поведение внешних нейтронов при столкновении тяжелых ядер: двухнейтронная полуклассическая одномерная модель
ГЛАВА 4. КОЛЛЕКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЯДРО-ЯДЕРНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ
4.1. Взаимодействие деформированных ядер
4.2. Расчеты сечений слияния сферических и деформированных ядер
4.3. Многомерные волновые функции и поток через кулоновский барьер
4.5. Функция распределения по барьерам: механизм образования тонкой структуры и обобщенные колебательные состояния
4.6. Столкновение сферического и деформированного ядра
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИОН-АТОМНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ
5.1. Перезарядка при ион-атомных столкновениях: оценки в модели Бора
5.2. Перезарядка при ион-атомных столкновениях: полуклассическая одномерная модель
5.3. Перезарядка при ион-атомных столкновениях: полуклассическая
двумерная модель
5.4Перезарядка при ион-атомных столкновениях: полуклассическая
трехмерная модель
5.5. Торможение, многократное рассеяние и пробеги ионов в кристаллах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы работы связана со значительным прогрессом в ядерной физике и технике, связанным с применением низкоэнергетических тяжелых ионов. Ядерные реакции слияния ядер тяжелых ионов при энергиях вблизи кулоновского барьера (порядка 5 МэВ/нуклон) позволили синтезировать новые сверхтяжелые элементы. Перечисленные явления характеризуются сравнительно низкими энергиями ионов. При скоростях центров масс тяжелых ионов в области столкновений с ядрами-мишенями, не превышающих скорости внешних нуклонов, изменения волновых функций последних, вообще говоря, не малы. Это делает невозможным применение методов теории возмущений для описания свойств и механизмов таких столкновений и сдерживает теоретический анализ прогрессирующих экспериментальных исследований. Непертубативные методы необходимы и для описания столкновений медленных тяжелых ионов с атомами и твердыми телами, когда их скорости не превышают скоростей входящих в них электронов. Имплантация медленных тяжелых ионов с энергий до 0.5 МэВ является важным способом получения полупроводниковых материалов с заданными свойствами, в том числе гетероструктур. Таким образом, задача развития теории взаимодействия низкоэнергетических тяжелых ионов с ядрами, атомами и кристаллами является весьма актуальной.
Предложены новые методы анализа нуклонных передач при низкоэнергетических ядерных столкновениях, основанные на нестационарных квантовых моделях различной размерности. Для трехмерной трехтельной квантовой задачи предложен метод разложения по функциям Бесселя и разностная схема решения соответствующей системы двумерных нестационарных уравнений Шредингера. Установлен механизм нейтронных передач, основанный на динамическом заселении двухцентровых состояний с нулевой проекцией момента на межъядерную ось.

деформаций тяжелых сталкивающихся ядер, для правильного описания которых требуется учитывать большое число возбуждаемых фононов. В программе предусмотрено использование только потенциала Вудса-Саксона. Имеются и источники погрешностей получаемого решения. Из-за скачка элементов матрицы связи каналов на границе сетки со стороны малых расстояний граничные условия на ней не обеспечивают полной безотражательности потока. Кроме того, при использовании методов стрельбы и Нумерова в классически недоступной области может возникать неустойчивость [120]. Из-за использования матричных методов и разложения по степеням параметров деформаций при вычислении матрицы связи каналов погрешность зависит от числа используемых каналов и при их малом числе для каждой степени свободы может оказаться существенной. Поэтому одной из целей данной работы явилось устранение указанных недостатков расчетной схемы и увеличение объема полезной информации при ее применении. В частности, реализована возможность вычислять также и саму многомерную волновую функцию в барьерной области, используемую для более детального анализа динамики многомерного туннелирования.
Основными колебательными модами, влияющими на сечение слияния, являются квадрупольные и октупольные колебания. Энергии их колебательных уровней 8У и необходимые для расчета матрицы связи каналов параметры могут быть вычислены в жидкокапельной модели [12,13] или извлечены из экспериментальных данных. В модели жидкой капли [12,13]:
СГ=УА2(^-1)(Я + 2)-
2 л Я0 (2Х +1) ’
(1.56)