Экспериментальное исследование изотопов водорода 4,5,7H в реакциях на пучках ядер 3H и 8He

• Автор: Сидорчук, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Глава 1. Экспериментальная методика

1.1. Сепаратор АКУЛИНА

1.1.1. Вторичный пучок 8Не

1.1.2. Первичный пучок 3Н

1.2. Криогенная физическая мишень

1.3. Система регистрации

Глава 2. Эксперименты по изучению 4Н в реакциях (2'3>Н(Ч,(р,с1)4Н

• 2.1. Схема эксперимента

2.2. Реакция 1+6. Регистрация совпадений рЛ

2.3. Реакция 1+& Регистрация совпадений р-п

2.4. Реакция 1+1

2.5. Обсуждение результатов
Глава 3. Эксперимент по изучению 5Н в реакции 3Н(1,р)5Н
3.1. Реакция 1+Ц Регистрация совпадений р
3.2. Реакция 1+Р Регистрация совпадений рЛ-п
3.3. Обсуждение результатов
Глава 4. Поиск долгоживущего 7Н в реакции 2Н(8Не, 7Н)
® 4.1. Обоснование эксперимента
4.2. Схема эксперимента
4.3. Результаты измерений
4.4. Обсуждение результатов
Глава 5. Квазисвободное рассеяние на связанных частицах
в системах 1+1 и 1+6
5.1. Результаты эксперимента
5.2. Обсуждение полученных данных
Заключение
л Литература

Степень актуальности того или иного научного направления наиболее явным образом иллюстрируется тем, насколько широко представлена данная тематика на конференциях и в физической периодике. Тема изучения свойств ядерной материи на границе и за границей нуклонной стабильности не требует слишком кропотливого поиска в оглавлениях. В последние два десятилетия регулярно проводятся конференции, целиком посвященные этой теме, и в то же время практически на каждой более или менее большой конференции обычно представлен соответствующий раздел. Интерес к исследованиям в этой области обусловлен тем, что пограничные ядра, доступные на сегодняшний день для экспериментальных исследований, как оказалось, обладают совершенно необычными свойствами, которые радикально отличают их от ядер, лежащих на линии стабильности.
Изменение свойств ядер при удалении от линии стабильности проявляется, в частности, в уменьшении их энергии связи. Линия, за которой ядро становится нестабильным относительно нуклонного распада, определяется как drip-line, или линия нуклонной стабильности, показанная на рис. В.1 пунктирной линией. Со стороны нейтронно-избыточных изотопов она определена экспериментально лишь для легчайших ядер (до изотопов кислорода). С протонной стороны благодаря кулоновским силам эта линия менее удалена от дорожки стабильности и в связи с этим ситуация с экспериментальным определением этой границы, соответственно, более благоприятна.
Появление и развитие техники радиоактивных пучков положило начало новому этапу интенсивных исследований ядер вблизи и за границей линии стабильности. Очевидное преимущество радиоактивных пучков заключается в том, что ядра во входном канале реакции уже удалены от дорожки стабильности. В результате, стартуя с позиции, уже приближенной к drip-line, экспериментаторы получили возможность достичь и пересечь эту границу, используя наиболее простые реакции, например, реакции передачи одного нуклона, которые характеризуются достаточно большим сечением. В то же время при использовании стабильных пучков те же пограничные ядра могут быть получены только в
Рис. В.1. Карта нуклидов. Пунктирными линиями показана линия нуклонной стабильности.
результате таких реакций, которые сопровождаются сложной перестройкой исходной системы, что часто подразумевает исключительную малость сечений.
По мере удаления от дорожки стабильности меняется не только энергия связи, существенные изменения претерпевают и многие другие их свойства. Как известно, обычные ядра имеют среднюю энергию связи около 8 МэВ на нуклон и нуклонная плотность примерно постоянна внутри хорошо определенной поверхности, что дает возможность говорить о размере ядер. Обычно для характеристики размера используют среднеквадратичный радиус ядра. Радиусы нейтронного и протонного распределений очень близки, причем это правило справедливо вплоть до самых тяжелых ядер, где число нейтронов в полтора раза превышает число протонов. Совершенно иная картина наблюдается для ядер, находящихся вблизи границы нуклонной стабильности. Уже самые первые эксперименты на радиоактивных пучках привели к открытию нового явления -ядерного гало, - квантовомеханического эффекта, обязанного своим существованием малой энергии связи и короткодействию ядерных сил [Тап85]. Ядра с гало характеризуются ярко выраженным разделением на компактный,

развал дейтрона с ВКСрп и трехтельный фазовый объем. Зависимость сечения от энергии 4Н для квазисвободного рассеяния в указанном угловом диапазоне (р„ практически не отличается от аналогичной зависимости для фазового объема. Вклад фазового объема, полученный в результате подгонки, оказался пренебрежимо малым. Кривая, отвечающая резонансу 4Н, была получена в результате одновременной подгонки трех спектров, соответствующих различным измерениям: 2Н(4,р1), 2Н(Црп) и 3Н(1Д). Результаты двух последних измерений обсуждаются в следующих разделах.

Рис. 2.2.5. Спектр энергии 4Н, измеренный в реакции 2Н(ЦрО для угла вьшета протона в системе цм рЧ-п ЭР = 50° ± 2°, в диапазоне углов вылета нейтрона в системе цм 4Н 180° < ср„ < 240°. Штрих-пунктирной линией показана зависимость эффективности регистрации от энергии Ещ. Пунктирная кривая соответствует ВКСрп, сплошная кривая ВУ - резонансу 4Н.
Дифференциальное сечение реакции 2Н(1,р)4Н, измеренное при различных углах протона 9Р, приведены в таблице 2.2.1. Ошибки определения сечения включают статистические ошибки эксперимента, а также ошибки, возникающие в результате вычитания континуума.
Таблица 2.2.1. Дифференциальное сечение реакции Н(Цр) Н в зависимости угла протона в системе цм рЧ-п.
9„, бе^. 36°± 4° 42° ± 2° 46° ±2° 50° ± 2°
с1а/сЮ, шЬ/эг 1.8 ±0.7 1.8 ±0.7 1.7 ±0.6 1.7 ±0
Как видно из таблицы, сечение реакции в пределах экспериментальных ошибок не зависит от угла в диапазоне 32° < 9Р < 52°.