Исследование низколежащих, гигантских и барионных резонансов в электромагнитных взаимодействиях нуклонов и ядер тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

На правах рукописи

Долбилкин Борис Сергеевич

Исследование низколежащих, гигантских и барионных резонансов в электромагнитных взаимодействиях нуклонов и ядер

01.04.16 - физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

1 П'2X3

003464539

На правах рукописи

Долбилкин Борис Сергеевич

Исследование низколежащих, гигантских и барионных резонансов в электромагнитных взаимодействиях нуклонов и ядер

01.04.16 - физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Работа выполнена в Институте ядерных исследований Российской академии наук

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук Акулиничев C.B. ИЯИ РАН Доктор физико-математических наук Варламов В.В.. НИИЯФМГУ Доктор физико-математических наук Русаков C.B. ФИАН Ведущая организация:

Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского, г. Обнинск

Защита состоится " " ¿Щ^^^г-^ 2009 г. в/^_мин.

на заседании диссертационного совета Д.002.023.04 в Физическом институте им П.Н. Лебедева РАН по адресу: 119991 Москва, Ленинский проспект, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАН. Автореферат разослан «_»_ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.002.023.04

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена исследованию актуальных проблем ядерной физики электромагнитных взаимодействий — низколежащих, гигантских и барионных резонансов в фото- и электро- ядерных реакциях.

Актуальность тематики исследований

Физика электромагнитных взаимодействий с падающими на ядра-мишени фотонами и электронами является уникальным средством для изучения структуры нуклонов и ядер, поскольку законы электромагнитного взаимодействия хорошо известны и структура нуклонов и ядер может быть непосредственно исследована. В диссертации описаны актуальные, каждый для своего времени, эксперименты и установки:

— прямые измерения сечений поглощения у-квантов легкими ядрами и их структуры в области изовекторного дипольного гигантского резонанса (ИвГДР), до тех пор не измеренные;

— создание установки для изучения рассеяния электронов, на которой были сделаны прецизионные измерения в реакциях (е,е% среднеквадратичных радиусов ядер пС,11 Al, модельно-независимый анализ параметров изолированных уровней ядер 27Al; на ЛУЭ-140 Университет Саскаче-ван, Канада, модельный анализ низколежащих уровней 18<9;

— актуальной задачей было получить параметры мультипольных гигантских резонансов (МГР) и исследовать их трансформацию L < 2 в тяжелых сферическом и деформированном ядрах mSm и 152Sm в реакциях (е,ег), для чего нужно найти экспериментальные формфакторы и сечения МГР и сравнить с теоретическими;

— после появления ускорителей электронов с непрерывным пучком, (МАМИ А) в ИЯФ, Майнц, ФРГ стали возможны актуальные измерения возбуждения и распада МГР методом совпадений с продуктами реакций: протонами и а-частицами средних ядер 58,60M,64Zn;

— понимание механизма демпфирования барионных резонансов (А и главным образом Du) на протоне и малонуклонных системах, является актуальной проблемой; для ее разрешения на МАМИ Б в Майнце детек-

тором ДАФНЕ были сделаны прецизионные измерения сечений фотопоглощения на протоне, дейтроне и ъНе в области энергий 200-800 МэВ. При подготовке дважды поляризационных экспериментов на МАМИ Б был создан Меллеровский поляриметр электронов. Поляризационные измерения сделаны детектором ДАФНЕ.

Цели и методы работы

Цель диссертационной работы состояла в исследовании широкого круга актуальных проблем физики электромагнитных взаимодействий нуклонов и ядер, выполненных в экспериментах на разных установках с использованием различных методик, наиболее подходящих в каждом случае, Для получения новых данных высокой точности о низколежащих, гигантских и барионных резонансах. Для решения этих задач было нужно:

1. Провести в ЛФЯР ФИАН измерения сечений поглощения у-квантов при энергиях возбуждения до 27-30 МэВ (ИвГДР) легких ядер с А < 56 методом ослабления, для чего создать специальную аппаратуру, включая магнитный спектрометр с разрешением <1%, для измерений в ЛФЯР ФИАН. Программа работ ставила своей целью, обнаружение, определение, анализ, сравнение параметров структуры ИвГДР.

2. Проанализировать имевшиеся данные и доказать существование вблизи порога испускания нейтронов низкоэнергичного дипольного резонанса (НЭДР) в ядрах с избытком нейтронов в интервале А = 58-208 из результатов своих и других экспериментов.

3. Найти в реакции (е, е') в интервале энергий возбуждения 8-35 МэВ в сферическом и деформированном ядрах ш3т и 152£/я параметры изо-скалярных монопольного, квадрупольного и изовекторного квадруполь-ного гигантских резонансов (ИзГКР). Для увеличения точности, уменьшения числа подгоночных параметров, сечение ИвГДР было взято из фотоядерных данных.

4. Измерить методом совпадения электронов, и продуктов реакций -протонов и а-частиц, дифференциальные и полные сечения реакций (е.е'р) и (е,е'а) в области энергий возбуждения 8-25 МэВ средних ядер

58'60Ni,MZn на непрерывном пучке электронов микротрона МАМИ-А в Институте ядерной физики Университета Майнц, ФРГ при энергиях 137.3 и 183.4 МэВ и токе 10-20 мкА.

5. Определить доли распада на основное и первые возбужденные состояния ядер 58,60Ar/,64Z« каналов протонов и а-частиц, а также распада протонов на основные и дырочные состояния 2, 1 fy2, 2s,72> ^ъп> ^sn дочерних ядер 57'59Со,б3См. Измерить отношения сечений альфа/протоны для ИвГДР и ИсГКР.

6. Сделать модельно-независимое разложение сечений на три ГР- Е0, Е1,Е2 а0 - канала в ядрах 58'60M,64Zm методом угловых корреляций.

7. Определить величину прямого распада Е1 ГР канала протонов ядер 5&'60Ni,MZn, сравнить его с легкими ядрами.

8. Измерить на МАМИ Б в Майнце детектором с большим актептан-сом (~4л) ДАФНЕ сечения фотопоглощения на протоне и ядрах

при энергиях возбуждения 200-800 МэВ, вычислить интегральные сечения фотопоглощения по всей периодической системе.

9. Измерить детектором ДАФНЕ сечения реакций двойного фоторождения пионов на протоне у—> jtWj и у+р—* я°я°р в области 200-800 МэВ и сравнить с парциальными сечениями двойного фоторождения пионов на дейтроне и сечениями фотопоглощения на протоне и дейтроне. Из распределений инвариантных масс получить данные о корреляции ля в конечном состоянии.

10. Создать для подготовки поляризационных экспериментов дополнительное оборудование, для этой цели группой ИЯИ был создан Мелле-ровский поляриметр. В процессе его разработки и создания, симуляцией и тестами, решены важные методические проблемы, в том числе определение природы и вырезание фона. В итоге был выбран вариант совпадений (1*1), при котором терялось ~ 35% полезных событий, но отрезалось ~ 97% фона. Измерения степени поляризации электронов проводились в режиме "on-line" с ошибкой ~ 3%. Поляризационные измерения были сделаны детектором ДАФНЕ.

Научная новизна и практическая ценность работы

1. Сечения поглощения у-квантов в области ГДР при энергиях возбуждения до 27-30 МэВ легких ядер р- и ¿¿-оболочек 9Ве, 12С, 160, 19F, 24Mg, 32S, 40Са и двух средних ядер pf - оболочки (55Mn,56Fe) были впервые прямо измерены в ЛФЯР ФИАН на синхротронах С-3 и С-260. При этом была обнаружена структура в сечениях ГДР и определены ее параметры. Для этих экспериментов была разработана и создана методика пропускания с магнитным парным спектрометром в качестве детектора, который обеспечивал разрешение по энергии от ~ 100 до ~200 кэВ.

В диссертации сделан комплексный анализ структуры сечений и наблюдаемой доли правила сумм Томаса-Рейха-Куна (ПС ТРК).

2. Впервые понято и показано существование вблизи порога испускания нуклонов низкоэнергичного дипольного резонанса (НЭДР) в ядрах с преобладанием нейтронов в интервале массовых чисел А = 58-208, имеющего энергетическую зависимость от А равную Е^ (52 ±2) А-ш, ширину 1.0-1.5 МэВ и величину 1.5-3.0% правила сумм ТРК.

Параметры околопороговых ГДР используются при расчетах в астрофизических приложениях, например, нуклеосинтезе и.т.д.

3. Впервые были определены в реакции (е,е') сравнительные параметры мультипольных гигантских резонансов (МГР) - изоскалярных монопольного и квадрупольного, изовекторного квадрупольного в тяжелых сферическом mSm и деформированном ядрах mSm и 152Sm. Впервые наблюдалось уширение до ~ 10 МэВ изовекторного квадрупольного резонанса в l52Sm. Анализ данных проведен по специально развитой и подробно изложенной в диссертации вибрационной потенциальной модели (ВПМ). Сечения мультипольных гигантских резонансов (МГР) были измерены с хорошей точностью после усовершенствования методики -создания системы сжатия энергии электронов на ЛУ-300, увеличившей ток на мишени в 10-15 раз с полным энергетическим разрешением ~ 0.13%. При анализе найдено более точное определение резонансной энергии в зависимости от массового числа А в неупругом рассеянии электронов: ИсГКР EreS = (61 ±1) А~шМэВ, изоскалярного монопольного резонанса Е^ я (77 ± 2) А~ш МэВ. Энергия максимума изоскалярного мо-

нопольного резонанса (ИсГМР) прямо связана с ядерной сжимаемостью Кд, используемой, например, в расчетах взрывов сверхновых. По измеренным резонансным энергиям ИсГМР Е^ (15.5±0.3) МэВ в 148£т и (15.7± 0.3) МэВ в 152Бт, оценка ядерной сжимаемости КА~(212± 10) МэВ.

4. Впервые методом совпадений электронов с заряженными продуктами реакций (е,е'р) и (е,е'а) измерены дифференциальные и полные сечения возбуждения и распада ядер среднего атомного веса 58,б0М,642« в области 8-25 МэВ. На этих ядрах было впервые сделано мультипольное разложение сечений испускания протонов и ос-частиц при разных передачах импульса q модельно-независимым методом на Е1 и (Е2+Е0) ГР. Форма сечений переходов на основное состояние р0в Е1 ГР аналогична форме сечений всех протонов. Вклад реакций (е,е'ро) в средних ядрах уменьшается до ~ 7% по сравнению с 90% для 12С. Асимметрия Е1 ГР ядре соответствует конфигурационному расщеплению Е1 ГР в ядрах р/- оболочки, которое ранее наблюдалось в л/- оболочке.

Вычислено отношение сечений ^'юШ,м2п{е, е 'а)/(е, е 'р) ядер 58'60№,642и для изовекторного дипольного и изоскалярного квадрупольно-го ГР. Усредненные по всей измеренной области энергий отношения а!р равны (0.07 ±0.02) для изовекторного Е1 и (0.11 ± 0.03) для изоскалярно-го(Е2+Е0) ГР. Впервые сделано модельно-независимое мультипольное разложение сечений на Е0,Е1,Е2 ГР ао-канала в ядрах 5Ь'юШ,м1п, методом угловых корреляций (фит по углу 0). Вклады отдельных ГР при передаче импульса ^ = 0.27 Фм"1 составляют: Е1 -(66± 3)%, Е2-(29.5 ±2.0)%, Е0- (4.5 ±3.0)%.

5. Прямой распад Е1 ГР канала протонов ядер ьг'ЬйН1,м2п, оцененный впервые, составляет (З2±3)%, Е2(Е0) -(21 ±5)%. В реакции (е,е'а) на средних ядрах вклад прямого процесса оценивается ~ в 15% для Е1 и ~ 10% для Е2(Е0). Была также сделана оценка доли прямого распада легких ядер р- и оболочек: от 90% в 12С до 50% в 40Са. В работе были получены, проанализированы и обобщены фактически первые количественные данные о распаде Е1 и Е2+Е0 ГР, ГР, на основные и первые возбужденные состояния средних ядер. Они дают информацию о механизме

формирования ГР, его распаде, особенно Е2 , для которого надежные данные практически отсутствовали.

6. Сечения поглощения 'Я,2#,3Яе С Не впервые), парциальных реакций на протоне и дейтроне измерены выше порога фоторождения мезонов в интервале энергий 200-800 МэВ. Прецизионные данные о ст,0( позволили на новом уровне интерпретировать различные аспекты механизмов фоторождения в Д и D13 нуклонных резонансах, в частности демпфирование резонансов от А=1 до 3. Из сравнения с парциальными реакциями на протоне и дейтроне было установлено, что уменьшение амплитуды 2-го резонанса на дейтроне, в основном, обусловлено сечением фоторождения п°. Автором показано, что несмотря на уширение Д-резонанса и исчезновение В)3-резонанса в 4Не и далее по А интегральные сечения фотопоглощения являются постоянной величиной по всей периодической системе (1 < А < 238) в этой области энергий..

Теоретические предсказания моделей, использующие диаграммы Д-KR, Д-пион-полюсного, N*—>яД членов, находятся в разумном согласии с экспериментом для реакций двойного фоторождения л+п~ и Л°. Что касается реакции у + п —»тГп°р, то расчеты с указанными диаграммами сильно отличаются от экспериментальных сечений. Расхождение уменьшается при добавлении диаграммы р-мезон Д- КР.

7. Для подготовки поляризационного эксперимента на МАМИ Б в Майнце был спроектирован и создан Меллеровский поляриметр электронов. В качестве детектирующей системы поляриметра была выбрана система мечения тэггера. Симуляцией и тестами был решен ряд методических вопросов, в том числе вырезание фона. В итоге был выбран вариант совпадений (1*1), при котором терялось ~ 35% полезных событий, но отрезалось ~ 97% фона. Измерения степени поляризации электронов проводились в режиме "on-line" с ошибкой ~ 3%. Поляризационные измерения были сделаны детектором ДАФНЕ.

Полученные в диссертации новые результаты об электромагнитной структуре нуклонов и ядер могут быть использованы в работе Центров и Институтов, исследующих ядерную структуру в разных областях энер-

гий: ИЯИ РАН, НИИЯФ МГУ, ИЯФ Университетов Майнц и Бонн, ОИЯИ, ИТЭФ и других.

Личный вклад

Автор принимал активное участие в подготовке и проведении экспериментов, описанных в диссертации, получении, проверке корректности физических результатов и их интерпретации. Под его организационным и научным руководством были проведены эксперименты, сделанные на установке рассеяния электронов ЛФЯР (Гл.2), а также проведенные в Гл.З, Гл. 4, Гл. 5 (2-4). Им выполнен сравнительный анализ структуры сечений поглощения реальных фотонов легкими ядрами, высказана и подтверждена гипотеза о существовании вблизи порога вылета нейтронов низкоэнергичного дипольного резонанса (Гл. 1). Автор сделал оценку динамики прямого распада Е1 ГР из реакций (е.е'р,а) в легких и средних ядрах. Автором получен вывод, опровергший прежние представления о доминировании а-распада в изоскалярном квадрупольном ГР. Им было найдено, что несмотря на демпфирование барионных резонансов с ростом А, интегральное сечение фотопоглощения в области 200-800 МэВ, нормированные на А - величина постоянная с точностью -5% в области 1< А < 238.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований:

1. Сечений поглощения у-квантов 8-ю легкими ядрами р и $с1-оболочек 9Be,uC,16O,19F,24Mg,32S,40Ca и двумя средними ядрами (55Ми,5^е) с четко выраженной фрагментацией. Сравнительным анализом структуры в измеренных ядрах установлены значительные изменения в зависимости от заполнения подоболочек. Показано, что измеренная структура гигантских дипольных резонансов, в основном, соответствуют предсказаниям модели оболочек.

2. Существование вблизи порога испускания нуклонов низкознершч-ного дипольного резонанса в ядрах с преобладанием нейтронов в интервале массовых чисел А = 58-208, имеющего энергетическую зависимость

от А равную Ек$= (52 ±2) А 1/3 с шириной 1.0-1.5 МэВ и величиной ПС ТРК~ (1.5-3.0)%.

3. Параметры мультипольных гигантских резонансов - изоскаляр-ных монопольного и квадрупольного, изовекторного квадрупольного в тяжелых сферическом и деформированном ядрах Бт и с ушире-нием квадрупольных резонансов в ш5>и, определенные с хорошей точностью после усовершенствования методики - создания системы сжатия энергии электронов на ЛУ-300. Более точное определение резонансной энергии в неупругом рассеянии электронов: изоскалярного квадрупольного резонанса (ИсГКР) £ге5=(61 ± 1) /Г1'3 МэВ, изоскалярного монопольного ИсГМР £ге8 = (77±2) ЛГшМэВ. Энергия (ИсГМР) прямо связана с ядерной сжимаемостью КА, используемой в астрофизических расчетах. По измеренным резонансным энергиям ИсГМР Ет (15.5±0.3) МэВ в ш5>п и (15.7±0.3) МэВ в |525т, ядерная сжимаемость КА оценена в (210 ± 20) МэВ.

4. Дифференциальные и полные сечения возбуждения и распада ядер среднего атомного веса 58'60М,642« в области 8-25 МэВ из совпадений рассеянных электронов с продуктами реакций - протонами и а-частицами в реакциях (е,е'р) и (е,е'а). Интенсивность переходов на основное и низколежащие (до ~3 МэВ) дырочные состояния 57'59Со составляет ~ (38±3)% у ядра и ~ (44 ± 5)% у 60М.

5. Мультипольное разложение сечений испускания протонов и а-частиц при разных передачах импульса ц модельно-независимым методом на Е1 и (Е2+Е0) ГР. Асимметрия Е1 в 58М соответствует конфшура-ционному расщеплению Е1 ГР в ядрах оболочки, которое ранее наблюдалось в $<1- оболочке.

6. Сечения реакции (е,е'а) на ядрах 58,60М,642«, величины а-распада на различные уровни дочерних ядер. Их характерная особенность - основная доля переходов происходит на основное и первое возбужденное состояние ядра-остатка. Распределение мультиполей в а-канале при передаче ц = 0.27 Фм-1 : Е1- (70 ±3)%, Е2(Е0)-(30±4)%. Величина отношения сечений альфа/протоны для изовекторного дипольного и изоскалярного квадрупольного ГР. Сечение канала альфа растет быстрее и дости-

raeт максимума при меньших энергиях. Усредненные по всей измеренной области энергий отношения а/р равны 0.07 ± 0.02 для изовекторного ГДР и 0.11+ 0.03 для изоскалярного Е2(Е0) ГР. Модельно-независимое мультипольное разложение сечений Е0,Е1,Е2 ГР а(гканала, сделано в ядрах ss,60Ni,MZn, методом угловых корреляций, в результате относительные вклады ГР при передаче импульса q = 0.27 Фм-1 найдены: Е1-(66±3)%, Е2-(29.5±2.0)%, Е0- (4.5±3.0)%.

7. Прямой распад El ГР канала протонов ядер 58,60M,64Zn, полученный сопоставлением со статистическими расчетами Хаузера-Фешбаха, составляет (32±3)%, Е2(Е0) - (21 ±5)%. В реакции (е,е'а) на средних ядрах вклад прямого процесса оценивается ~ в 15% для El и ~ 10% для Е2(Е0).

Форма переходов на основное состояниеро в El ГР аналогична форме сечения всех протонов. Вклад реакций (е,е'ро) в средних ядрах уменьшается до ~ 7%.

8. Сечения фотопоглощения на нуклоне и малонуклонных системах

в интервале энергий 200-800 МэВ. Прецизионные данные о о(0, для 'Я,2Я,3Яе позволили на новом уровне интерпретировать различные аспекты механизмов фоторождения в 1-м и 2-м нуклонных резонансах, в частности демпфирование резонансов от А=1 до 4.

9. Интегральные сечения фотопоглощения 1Н,2Н,3Не и более тяжелых ядер с А = 6 до 238 (по данным Bianchi и др.) по области 200 -800 МэВ, равны в пределах ошибок измерений: (160 ±7) МэВ-мб., т.е

ш

J atotd(a = const • А остаются постоянной величиной по всей периоди-

mthr

ческой системе (1 ^ А < 238).

10. Сечения реакций двойного фоторождения пионов на протоне y+p—>ii¥n°n, и у + р —*• п°л°р, у + р —► л+ тСр в области 200-800 МэВ. Последнее сечение было измерено на протоне и последовательно на дейтроне у + D —* я+ п'р. Оба показали хорошее согласие между собой.

Сечение квазисвободной реакции у + п п~п°р измерено на дейтроне с существенно более высокой точностью, чем ранее. Интегральное сечение этой реакции с зеркальной на протоне равны в пределах ошибок.

11. Сечения двойного фоторождения пионов в основном формируют 2-ой барионный резонанс, как на протоне, так и на дейтроне. Данные о корреляции пп в конечном состоянии были получены из распределений инвариантных масс. Из них было найдено подтверждение протекания двухступенчатой реакции двойного фоторождения пионов с образованием в промежуточном состоянии Д-изобары. Парциальные сечения одиночного и двойного фоторождения л° на протоне и дейтроне были измерены детекторами ДАФНЕ и ТАПС.

12. Для проведения поляризационного эксперимента на МАМИ Б, решение о котором было принято в Майнце в 1992 г., был создан Мелле-ровский поляриметр электронов. В качестве детектирующей системы поляриметра была выбрана система мечения тэггера. Симуляцией и тестами был решен ряд методических вопросов, в том числе снижение фона. В итоге был выбран вариант совпадений (1*1), при котором терялось ~ 35% полезных событий, но отрезалось ~ 97% фона. Измерения степени поляризации электронов проводились в режиме "on-line" с ошибкой ~ 3%. Поляризационные измерения были сделаны на детекторе ДАФНЕ.

Апробация работы и публикации

Основные положения, диссертации опубликованы в журналах ЖЭТФ, Письма в ЖЭТФ, Ядерная физика, Трудах ФИАН, Краткие сообщения по физике ФИАН, Известиях АН, Phys. Rev., Phys. Lett., Nuclear Physics, Zeitschrift fur Physik, Nuclear Instruments and Methods, использованы в циклах лекций, прочитанных автором, на школах IENP в Италии и опубликованных в Proc.5-7 Courses Int. School IENP, Italy (1986-92), (в материалах конференций - Международных, США (1996), Греция (1999), Киев (2008), в том числе Гордоновских 1967, 86, 98 гг. (США), Int. симпозиуме по спиновой физике "SPIN96", Голландия, Всесоюз-ных(Всероссийских), в том числе по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (1963-2008), Международных Семинарах по электромаг-

нитным взаимодействиям ЕМШ в ЛФЯР ИЯИ, а также докладывались и обсуждались на научных семинарах в ФИАЛ, ЛФЯР ИЯИ, ОИЯИ, НИИЯФ МГУ, Университетах Тохоку (Япония), Майнц, Гетганген, Гес-сен (Германия), Саскатун (Канада), Институте ядерной физики М. Планка в Гейдельберге, ядерном Центре Сакле(Франция).

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 215 страниц, 205 рисунков, 46 таблиц. В библиографии - 218 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во Введении изложены имевшиеся к началу настоящих исследований экспериментальные данные, приведена их оценка, кратко обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели и задачи, дано краткое содержание диссертации..

В Главе I представлен, впервые сделанный в ЛФЯР ФИАН, в 60-х годах цикл работ по измерению сечений поглощения у- квантов легкими ядрами методом пропускания пучка тормозного спектра фотонов из ускорителя через « толстый» поглотитель с разрешением по энергии, достаточным для обнаружения «тонкой» структуры ИвГДР. Для измерений был использован метод ослабления, предложенный в лаборатории. Тормозной пучок фотонов с фиксированной верхней границей падал на поглотитель и после его прохождения регистрировался магнитным спектрометром с высокой разрешающей способностью^ 1%) по энергии. Источником у-квантов служили ускорители: электронный синхротрон С-3 с максимальной энергией 30 МэВ, позднее- С-25 с максимальной энергией 260 МэВ и значительно болыпей(~10) интенсивностью в области ГДР (10-30 МэВ). В условиях хорошей геометрии (телесный угол со середины поглотителя на детектор был й 0.5 -10~4 стерад.) число фотонов, регистрируемое спектрометром, равнялось N=N0- ё~па и эффект «перекачки» сводится к малой поправке. Здесь, N0 — число фотонов, падающих на по-

глотитель, п — число ядер/см2, а = оа,+а„ис, сумма сечений всех процессов, в результате которых у-кванты выводятся из пучка. Для уменьшения систематических ошибок попеременно измерялось отношение Ыо/Ы за 1020 мин., в течение которого стабильность ускорителя и аппаратуры поддерживалась на таком уровне, чтобы систематика не превышала статистическую точность. Методика измерений и аппаратура также впервые была предложена и создана в ЛФЯР. Интегрирование данных по энергии позволяло исключить зависимость от формы разрешения спектрометра. Разрешение последнего также слабо зависела от размеров радиатора спектрометра. Сравнительный анализ структуры сечений поглощения всех измеренных ядер представлен впервые.

Измеренные сечения легких ядер сильно структурированы. Наиболее сильно фрагментированы сечения (с относительно равными весами резо-нансов) в четно-четных ядрах, в которых заполнены 5й?-подоболочки (М§, 325). У ядер с заполненной подоболочкой рш -12С, магических 16О, А0Са, среднего ядра 5бРе выделяется основной максимум ГДР, исчерпывающий значительную часть дипольной суммы. Для легких нечетных ядер 9Ве 19Р характерно наличие относительно плоского распределения по всей измеренной области, без четко выраженного максимума. С лучшей точностью и разрешением измерено сечение поглощения у-квантов ядром 160.

Структура полученных сечений поглощения была объяснена в разных вариантах расчетов по модели оболочек с остаточным взаимодействием, в частности с (/ - у) или ¿5 связью и силами конечного радиуса, в приближении ИРА с учетом корреляций в основном состоянии. Несмотря на вариации в положении уровней и их интенсивности, в целом, рк-приближение объясняет экспериментальные результаты. Теоретические расчеты предсказывают, что сечение возбуждения фотонами ядра 160 состоит из 5 резонансов при энергиях около 13.5, 17.5, 20.0, 22.5 и 25.0 МэВ. Их волновые функции являются суперпозицией рА-переходов

Рз/251 / 2'/>1/2*1 /2>Ру2с}3/2>Рз/2с15/2>Ру2^1 /2 • ДОМИНИРУЮЩИМИ ЯВЛЯЮТСЯ ДВЭ

последних при ~ 22.5 и 25.0 МэВ в соответствии с экспериментом. Сдвиг в энергиях резонансов связан с выбором конкретных параметров расчета.

Различные варианты теории предсказывают разное распределение интенсивности ниже 21.5 МэВ и выше этой энергии. Экспериментальное отношение 1:3.

Полученные для ядра 1бО экспериментальные результаты, которые приводятся и обсуждаются в классическом труде по ядерной физике О.Бора и Б. Моттельсона «Структура атомного ядра», т. 2 и их сравнение с теоретическими расчетами дали возможность убедиться в правильности базисных принципов предлагаемых механизмов формирования ГДР в соответствии с теоретическими расчетами по модели оболочек.

Для ядер с незаполненными \р и sd оболочками теоретическое объяснение предполагает формирование ГДР 2-мя типами переходов в непрерывный спектр: левая ветвь ГДР- возбуждение внешнего нейтрона (группа А), при больших энергиях- переходы нуклонов из заполненной оболочки ls (груша Б). Можно считать, что экспериментальные и теоретические резонансы удовлетворительно согласуются (возможно, ввиду их большого количества), однако для подтверждения теории простого совпадения структуры недостаточно, для идентификации каждого уровня необходимо определение типа конфигурации другими методами из различных реакций.

Сравнение сечений поглощения у-квантов легкими ядрами и изотопами 5sMn, s6Fe в области ГДР показывает, что основной максимум находится при энергии ~ 23 МэВ в 12С, ~ 20 МэВ в 32S, ~ 18 МэВ в S6Fe. Максимум ГДР легких ядер находится ниже энергии, предсказываемой коллективной моделью ГТ Eres = 80 А~ш. В 12С коэффициент ~ 40.

Для ядер /»-оболочки 12С и 160 интегральное сечение до измеренной энергии возбуждения 27 МэВ равно менее половины дипольного правила сумм(ПС ТРК) для этих ядер. Остальная доля находится выше этой энергии. В ядрах «/-оболочки в области до 30 МэВ находится большая часть дипольной суммы: в Mg ~ 90% ПС(ТРК)

Во втором параграфе приводятся параметры впервые обнаруженного при анализе различных фотоядерных данных низкоэнергичного дипольного резонанса (НЭДР). Сечение на спаде ГДР равно ~ 0.1 от максимума имеет большие погрешности, поэтому в ряде средних и тяжелых ядер

низкоэнергичный максимум проявлялся в виде плеча или нерегулярности. Надежно установить существование резонанса и его дипольный характер удалось лишь при совместном анализе различных фото- и электроядерных реакций, включая эксперименты с совпадениями реакций (е.е'х) в средних ядрах (Гл.4). Энергия максимума низкоэнергичного резонанса уменьшается от 13 МэВ в 55Мп и 58Ni до 9 МэВ в 208РЬ, имеет ширину ~ 1.5 МэВ и интегральное сечение ~ (1.5-3.0) % ПС ТРК. Его резонансная энергия имеет зависимость от массового числа А, аналогичную предсказаниям коллективной модели Гольдгабера-Теллера А ш, Ех = -52 • А~т МэВ (у основного ГДР ~ 80). Приведенные вьппе экспериментальные данные о зависимости от энергии максимума НЭДР в области массовых чисел между А = 55 - 208 показаны на рис.1. Возможное объяснение было предложено в рамках гидродинамической модели с 'shearing vibrations' и из решения кинетического уравнения. Энергии и другие параметры колебаний были оценены в модели Ферми-газа, используя ядерное поле с локальным распределением скоростей и правило сумм RPA.

А (и)

Рис.1. Энергия резонанса при EX=S2-A МэВ в зависимости от массового числа А, полученная из реакций (е,е'), (у, и) сечений поглощения фотонов

Дипольное состояние, изовекторное и изоскалярное, сложной природы, смесь «ножничных» колебаний El и обычного Кулоновского ГДР

было предсказано при ~ 55А~1в МэВ. Вариант гидродинамической модели с 3-мя жидкостями также предсказывает две моды дипольного возбуждения. Колебания протонов относительно равного числа нейтронов приводят к обычному ГДР. 2-ой резонанс с меньшей энергией связан с колебаниями внешних нейтронов.

В 3-м параграфе Гл1 описана роль фото и электроядерных реакций в решении астрофизических проблем. Они оказывают прямое влияние на нуклеосинтез ядер посредством р-процесса, предшествующего через фоторасщепление и г- процессам в богатых изотопами 01 Ые слоев сверхновых звезд 2-го типа. Область энергия фотодезинтеграции находится над порогом эмиссии нейтронов с шириной ~ 1 МэВ.. В связи с этим, существует интерес к малым дипольным резонансам (НЭДР), экспериментально наблюдаемым при энергиях ~ 1 МэВ над порогом реакции (у,п) во многих ядрах с N>2 области А =55-208. При взрыве ядра массивной звезды сильно возрастает поток нейтрино, который, несмотря на малые сечения, приводит к значительным ядерным превращениям через возбуждение гигантских резонансов. Рассеяние нейтрино и электронов приводит к подобным результатам. Из краткого рассмотрения фото- и электроядерных данных вытекает, что отдельные реакции, представляющие интерес для ядерной астрофизики, в частности, теории ядерного синтеза, взрывов сверхновых и других приложений астрофизики, измерены, хотя, возможно, с недостаточной точностью. Многие реакции, особенно в нестабильных ядрах, еще не исследованы.

В Гл.2 описана установка с параметрами мирового уровня для исследования ядер методом рассеяния электронов в ИЯИ, созданная группой рассеяния электронов ЛФЯР в начале 70-х гг. и физические результаты, полученные этим методом. В 60-х -70-х гг он активно использовался для изучения электромагнитных параметров основных и низколежащих (до порога вылета частиц) состояний ядер, многие из которых измерялись впервые и были важным стимулом развития теории.

Рис.2. Схема комплекса рассеяния электронов на ЛУЭ-100: Система транспортировки пучка к спектрометру:

С - корректор; К- коллиматоры; M - поворотные магниты; Qi-Q8-квадрупольные линзы; АЩ- анализирующая щель, обложенная свинцом; Сп - спектрометр; M - физическая мишень; Э] - люминисцентные экраны; Hj - индукционные мониторы; Ц! - цилиндры Фарадея; ТВ - телевизионные камеры; косая штриховка - защита из бетона; внизу в стене- ловушка для пучка

На установке был с большой точностью измерен среднеквадратичный радиус (СКР) ядра углерода, величина которого использовалась далее как опорный стандарт в относительных измерениях. СКР был найден фазовым анализом по гармонической модели ядра со среднеквадратичным

1 *

радиусом (г >1/2 = 2,453±0,008 Фм, соответствующим параметрам модели а = 1,687 Фм и а = 1,067 [19].

Данные анализировались модельно-независимым методом, в результате были получены вероятности переходов уровней 0.84, 1.01, 2.21 и 3.00 МэВ при малых значениях q2, для двух нижних уровней- впервые. С модельно-независимым анализом уровней 0.84 МэВ, (1/2)+ и 1.01 МэВ, (3/2)+ согласуются расчеты по оболочечной модели и модели возбужденного остова.

В Гл.2 также представлены результаты измерения параметров основного и ряда состояний до энергии возбуждения 5,33 МэВ обогащенного до 96% изотопа пО на ЛУЭ-140 ускорительной лаборатории Университета Саскачеван, Канада в интервале передач импульса 0.5 < q < 1.0 Фм-1. В этом эксперименте впервые были определены параметры низколежа-

щих уровней 4.45 (Г), 5.09 (3~), 5.25 (2+), и 5.33(0+) МэВ, получено согласие с предсказаниями моделей.

В Гл.3 в эксперименте на ЛУЭ-300 методом неупругого рассеяния электронов на изотопах wSm и mSm были измерены параметры МГР мультипольностей L < 2 с изоспином AT = 0,1 и найдена динамика МГР при переходе от сферического к деформированному ядру. До настоящего эксперимента имевшиеся результаты по (ИсГМР) и (ИсГКР) были найдены из рассеяния адронов, которые имели в основном качественный характер из-за чисто феноменологического вычитания фона. Совсем мало было данных о ИвГКР.

Кратко описана экспериментальная установка, которая была аналогична созданной в ЛФЯР ИЯИ, но с менее точными параметрами, за исключением системы сжатия энергии. Измерения были сделаны на ЛУЭ-300 МэВ Лаборатории ядерной физики Университета Тохоку, Сендай, Япония. Сечения рассеяния электронов для обогащенных изотопов mSm (96.5%) и l52Sm (99.2%) были измерены для энергий возбуждения от 5 до 30-39 МэВ для падающих энергий электронов из ускорителя в интервале от 150 до 215 МэВ. Для каждого изотопа было измерено пять спектров неупруго рассеянных электронов при передачах импульса 0.380.64 Фм~*. К моменту описываемого эксперимента была создана и пущена в действие система сжатая энергии (рис.3), что позволило за выделенное на ЛУЭ пучковое время набрать необходимую статистику.

Рис.3. Сжатие по энергии электронов из ускорителя и увеличение тока на мишени, улучшение разрешения на выходе системы компрессии энергии., что особенно отражалось на точности таких параметров как ширина и энергетически взвешенное правило сумм (ЭВПС)

г «

лР/Р-ОЛЗ %

1Ы

,• VI > Ч

20 «О «О ЙО channel п.

Во 2-м параграфе Гл.З из измеренных спектров неупруго рассеянных электронов при заданной передаче импульса q вычисляются сечения (е,е'). В спектры вносят вклад радиационные хвосты сечений упругого и неупругого рассеяния, возможно резонансные состояния с большой шириной, экспериментальный фон, который при измерениях без мишени был найден малым. После вычитания радиационных эффектов и фона, внесения поправок на просчеты и случайные совпадения, оценка ядерной части спектров составляла ~ 50% при q = 0.6 fin-1. Чтобы извлечь из сечений неупругого рассеяния электронов ядерную часть (вклад МГР) необходимо вычесть вклад неядерных процессов (радиационные эффекты). Вклад в экспериментальное сечение поперечной части Wr(q,&) (форм-фактора Fl,t2) был оценен из данных для

208рь

и составлял ~ 3%. В дальнейшем анализе этот вклад не учитывался.

Падающие и рассеянные в мишени электроны теряют энергию при взаимодействии с внутренним радиационным полем (поправка Швинге-ра), тормозное излучение в мишени и столкновения с атомными электронами. Ранее вклады, составляющих радиационного хвоста, внутреннего и внешнего тормозного излучения, и столкновений суммировались независимо. Для ядер с большими Z и сравнительно толстых мишеней (~ 10 мг/см2 и больше) это нельзя считать корректным. Поэтому в анализе была использована более точная формула с конволюцией (интегрированием) отдельных вкладов. Первичный анализ экспериментальных спектров приводит к сложному комплексу относительных сечений (формфакторов) МГР при энергиях возбуждения выше порога испускания нуклонов или более сложных частиц до 35-40 МэВ,

3-й параграф Гл.З посвящен мультипольному анализу сечений. Ниже кратко описаны различные теоретические подходы, используемые для мультипольной декомпозиции МГР, и более подробно изложена модель, по которой проведен анализ в данной работе. Это вибрационная потенциальная модель (ВПМ), основанная на связи основного и высоко лежащих по энергии возбуждения (10-35 МэВ) в тяжелых ядрах вибрационных состояний. Основной предпосылкой ВПМ является обобщение вибрационной модели, дополненной предположением, что лишь коллектив-

ная компонента моды колебаний дает существенный вклад в поле одно-частичного вибрационного потенциала. Предполагается, что потенциал колеблется, как и плотность с сохранением объема неизменным. Для деформированных ядер ВПМ с соответствующим потенциалом и ядерной самосогласованностью предсказывает расщепление ГДР и ГКР на два (К = 0, 1) или три (К = 0, 1,2) резонанса соответственно. Величина расщепления, или расстояния между энергиями максимумов, зависит от параметра деформации 5 = (Л2 -Л1)/Л0, где Лг — радиус ядра вдоль оси вращения, Ях — радиус перпендикулярно к ней. При значительных деформациях потенциал ВПМ сводится к потенциалу Нильсона. В Гл.З детально описаны процедуры получения переходных плотностей и форм-факторов в ВПМ. Для сферического ядра ш8т расчет был сделан для 3-х компонент МГР- изоскалярных монопольного и квадрупольного ГР и изовекторного квадрупольного ГР.

В деформированном 1528т фит был сделан для 7-и компонент - по три у каждого Ис. и ИвГКР, одна — у ИсГМР Чтобы повысить точность ИвГДР был взят из фотоядерных данных, но также подгонялся по расчетным формфакторам ВПМ. Экспериментальные и расчетные формфакторы хорошо согласуются, давая достаточно надежные данные о МГР с X < 2, что особенно ценно для изоскалярного монопольного и ИвКГР. Далее приводятся полученные параметры всех МГР. Сделаем сравнение наиболее интересных из них. Максимум ИвГКР в 1485/и находится при энергии 24.3± 0.4 МэВ, ширина на полувысоте 5.6± 0.5 МэВ. Компоненты ИвГКР в деформированном 152 Бт имеют резонансные энергии 21.0 ±0.9 МэВ, 23.2 ± 1.0 МэВ, 26.0±0.5 МэВ с ширинами соответственно 5.0±0.4 МэВ, 5.0± 0.4 МэВ, 5.2±0.4 МэВ. Отсюда вытекает, что ИвГКР не расщепляется как ИвГДР на компоненты К- 0 и 1, т.к. расстояние между энергиями ре-зонансов и их ширина сравнимы. ИвГКР становится шире (~10 МэВ), расстояние между резонансами (3-4) МэВ, меньше ширины каждого из них.

Параметры изоскалярного монопольного резонанса не изменились в обоих изотопах Бт в пределах ошибок как для энергаи, так и ширины. ИсГМР, мода сжатия ядерной материи, издавна вызывала у исследователей повышенный интерес, поскольку его резонансная энергия связана со

А

сжимаемостью ядерной материи: Еге1 = —

К,

1/2

МэВ. Вычисленная из

т

полученных энергий резонансов ИсГМР изотопов 6т сжимаемость ядерной материи, К а - (210 ± 20) МэВ. Наблюдаемое уширение измеренных МГР, кроме гигантского монопольного резонанса, хорошо согласуется с предсказанием их поведения по ВПМ.

В разделе 3.5 Гл.3 представлены все имевшиеся данные по ИвГКР, включая настоящий эксперимент. Характерная для ИвГКР зависимость от энергии-130Л~1/3 МэВ, наблюдается только для тяжелых ядер. Зависимость ширины от массового числа представлялась обратной общепринятой, хаотичной: она максимальна (-10 МэВ) для близкого к магическому ядру 58М и минимальна (5.0 ± 0.6 МэВ) для деформированного 238[/. В редко-земельной области, как для сферических, так и деформированных ядер все предыдущие эксперименты дают одинаковые в пределах погрешностей ширины 7 ± 1 МэВ. В данном эксперименте найдено уширение на ~ 5 МэВ от к деформированному 152Бт.

Максимум ИсГКР найден в ,485т при энергии 11.6 ±0.2 МэВ с шири-

нои

3.1 ±0.2 МэВ. В 1525/я установлены 3 компоненты ИсГКР в области энергий 10.6 -12.7 МэВ с ширинами 2.4 - 3.0 (±0.2 МэВ).Такие значения параметров подтверждают корректность сделанного мультипольного разложения..

Сделано сравнение экспериментальных резонансных энергий МГР с результатами теоретических расчетов по разным моделям. В целом согласие удовлетворительное.

Результаты измерения ИсГКР в экспериментах рассеяния электронов и адронов показывают выходящую за пределы ошибок разницу Ет5 = 6Ы"Ш для электронов и = 65А~т для адронов, или ~ 1 МэВ для тяжелых ядер, связанную повидимому с феноменологическим вычитанием фона в последнем случае. Поведение ширины ИсГКР в ядрах редкоземельной области с А =140-210 показано на рис.4.,

а

+ (е.с') + ♦ (а о']

1 6* / \ GDR

2

140 160 160 200 220 А (и)

Рнс.4. Ширина ИсГКР в редкоземельной области, найденных из рассеяния адро-нов и электронов. Нижняя кривая проведена по результатам экспериментов (е,е) для ИсГКР (белые кружки). Черными точками и квадратами показаны первые и более поздние результаты (а,а1)-рассеяния соответственно. Зависимость ширины ИвГДР от А в той же области массовых чисел (сплошная кривая без точек) показана для сравнения

В главе 4 представлены результаты, выполненного впервые на непрерывном пучке ускорителя МАМИ А Института ядерной физики Университета Майнц, ФРГ эксперимента на ядрах среднего атомного веса 58,60дг^642п с совпадениями рассеянных электронов с продуктами реакций - протонами и альфа - частицами в области энергий возбуждения 8 -25.5 МэВ. Предложение эксперимента предполагало проведение измерений при минимально возможной передаче импульса - максимуме форм-фактора ГДР(Е1), чтобы надежно отделить вклад Е1 от других МГР и ограничить их число тремя - El, Е2(Т=0), ЕО. Измерения были сделаны при энергиях электронов 137.3 и 183.4 МэВ и токе 10 - 20 мкА. Комбинация совпадений и антисовпадений давала 299 каналов по импульсу. Для лучшего отбора электронов, пришедших непосредственно из мишени и уменьшения фона сзади лестницы, располагались 11 Черенковских счетчиков. Эффективность каналов регулярно измерялась. Энергетическое разрешение спектров электронов составляло ~ 120 кэВ. Протоны и а-частацы регистрировались АЕ-Етелескопами с активной площадью 150 мм2 под углами 0С, расположенными на гониометре, который был постоянно наклонен под углом фс = 45° относительно плоскости рассеяния.

Толщина АЕ счетчика была ~ 70 мк, Е счетчика ~ 1500 мк. В переднем детекторе ДЕ останавливались протоны кинетической энергии до 2.5 МэВ, а-частицы - до 11 МэВ. В детекторе Е- останавливались протоны с энергией до 15 МэВ, а-частицы- вплоть до максимальной энергии.

Впервые получено детальное распределение сечений реакций 58,60^642п(е,е'р) по интервалам энергий возбуждения 10-25.5 МэВ шириной 1.5-2.5 МэВ остаточных ядер 57'59Со,6ъСи (раздел 4). Для изотопов № составлены таблицы величины распада протонов на основное состояние 1/7-Д, дырочные состояния 2,1 /Г/2>^1/2>^3/2>Щ/2 ■ Интенсивность переходов на основное и низколежащие (до ~3 МэВ) дырочные состояния 57'59Со составляет ~ (38±3)% у ядра 58М и ~ (44±4)% у 60А7. Констатируется подобие найденного распределения доли прямого распада со спектроскопическими факторами. С распадом в канал протонов сравниваются реакции (е,е'а) на тех же ядрах. Их характерная особенность - основная доля переходов происходят на основное и первое возбужденное состояние ядра-остатка.

Мультипольный анализ экспериментальных сечений при трех передачах импульса был впервые сделан модельно-независимым методом, основанным на специальных условиях эксперимента и нескольких естественных приближениях (Гл.4, раздел 4.6). В анализ были включены сечения, измеренные в диапазоне 0.27 <<7 <0.47 Фм-1.

Следующие приближения, вытекающие из условий эксперимента, были сделаны:

Вклад в сечение вносят только электрические продольные мульти-польности, поскольку максимальный угол рассеяния электронов не превышал 40° (погрешность ~5%).

Рассматривается возбуждение только Е0, Е1, Е2 МГР. Чтобы надежно исключить вклад ЕЗ, которого при #4=0.61Фм-1, заметен выше 20 МэВ, эта передача импульса при мультипольном анализе не рассматривалась.

3. Формфакторы не зависят от области энергий возбуждения (~ 1025 МэВ), измеряемой в эксперименте, т.е. = ¿»¿(са<) •

4. Формфакторы Е2, Е0 имеют идентичную зависимость от переданного импульса в интервале передач импульса, используемом в экспери-

менте. Формфакторы не были взяты из моделей, а определены из уравнений, основанных на измеренных данных. С учетом указанных аппроксимаций экспериментальное сечение равнялось:

аС1е. • асо, аи

в данном случае ~ {<71,2,3} • При анализе была принята во внимание неоднозначность решения уравнений, вытекающая из зависимости форм-факторов. Вклад Е1 ГР в канале протонов при передаче импульса q = 0.27 Фм-1 по всему измеренному интервалу энергий возбуждения ядра 58М составляет (83±2)%, вклад Е2(Е0) - (17± 1)%, в а-канале аналогично: Е1 (70± 3)%,Е2(Е0)-(30±2)%.

Впервые определена в настоящем эксперименте величина отношения альфа/протоны для изовекторного дипольного и изоскалярного квадру-польного ГР как в зависимости от энергии возбуждения ядер, так и интегрально, по всей измеренной области ИвГДР и ИсГКР. Отношения а/р имеют сложную конфигурацию и отражают различия в форме и структуре сечений обоих ГР. Усредненные по всей измеренной области энергий отношения равны 0.07 ±0.02 для изовекторного ГДР и 0.11± 0.03 для изоскалярного Е2+Е0 ГР. Цифры для ИвГДР, в частности, вытекают из рис.5,6. Полученный результат опроверг существовавшие ранее представления о доминировании а-распада в Ис.ГКР. Для Е1 это видно из рис.5,6.

Модельно-независимое мультипольное разложение сечений впервые было сделано для ао-канала на ядрах среднего атомного веса 58'60М,647«, где нулевые спины дают возможность значительно упростить расчетную формулу сечения для трех мультипольностей и положительной четности основных состояний ядер - мишени, остатка и вылетающей а-частицы и разложить мультиполи математически строго.

* 15

к Ч

"е

Т, юн

ь

•*№(«, е'р)

} = 0.27/т-1

• £1 .[£2(£0)1

) ч

' Дм

-....... * * ' '

10

15

20 25

Е„, МеУ

58

Рис.5. Сечения реакции М(е,е'р) мультипольности Е1 и Е2+Е0 при передаче импульса q^ - 0.27 Фм~'

со

Рис.6. Сечение ИвГДР (ЕI) реакции М(е,е'а) от энергии возбуждения ядра

"N1

при передаче импульса = 0.27 Фм

Метод, т.н. угловых корреляций, был применен к ао-распаду на Е0,Е1,Е2 ГР. Относительные вклады мультипольностей при передаче импульса ц = 0.27Фм'1 составляют: Е1- (66±3)%, Е2- (29.5±2.0)%, Е0-(4.5 ± 1.0)%. Максимумы МГР а0-канала сдвинуты к меньшим энергиям относительно полных (е,е'а) и (е,е'р) реакций, ширины - от 2.0 до 3.5 МэВ, значительно меньше, чем в полных каналах. Сравнение каналов

распада реакции со спектроскопическими факторами дает до-

полнительные основания для определения соотношения прямого/статистического распада, кроме расчета последнего по методу Hauser-Feshbach(HF). Для изученных ядер 58'60М,642>г было впервые определено соотношение двух типов механизма распада МГР - прямой(более корректно, «полупрямой») и статистический. Признак прямого распада -доминирующее заселение состояний 1 h в ядре (А-1), Его интенсивность пропорциональна вкладу \p-\h конфигураций в ГР. Для оценки прямого распада были использованы:

(а) расчеты статистической доли экспериментального сечения по модели Хаузера-Фешбаха(НР).

(б) сравнение измеренного и расчетного сечений, которое дает его нижний предел.

Вклад прямого распада был найден равным (32 ± 3)% для каждого измеренного ядра. Положение и величина максимумов сечений распада в основном коррелирует с дырочными уровнями с большими спектроскопическими факторами, наблюдаемыми в реакции подхвата. Для средних ядер величина прямого распада существенно превышает прежние представления. Надежно установлена связь между прямым распадом и входными \p-\h (door-way) состояниями для ГР определенной мультиполь-ности, показано, что при переходах Е1 и Е2 заселяются разные 1 h уровни, что отражает различную микроскопическую природу указанных ГР.

При сравнении данных имеющихся экспериментов с совпадениями на легких ядрах с результатами настоящего эксперимента впервые получена динамика ряда величин МГР. Доля распада на основное состояние Ра уменьшается от ~ 80% в ядре пС до 13% в 40Са и 7% s*'mNi,MZn. Вклад реакции х2С(е,е'р\) равен -20%, 12С (e,e'p2j) пренебрежим. В ядре 16О сечения основного и низколежащего (рз) состояний близки по величине, но имеют разную структуру. Общим свойством реакций (е.е'р) для ГР Е1 является подобие формы полного сечения и сечения распада на основное состояние. Тот же вывод сделан для сечений (у,р) и (у,ро), а также полного сечения поглощения фотонов (например, для 160).

Динамика доли прямого и более сложных видов р-распада, заканчивая статистическим, представляет собой уменьшение доли прямого распада от (90±5)% в пС, (75± 10)% в 2*Si к (50±8)% в 40Са и (32±3)% в swNi,MZn, в последних ядрах она была определена вычитанием статистической части, полученной расчетом по методу Хаузера-Фешбаха (HF), т.е. является нижней границей.

В легких ядрах полупрямой а-распад, по оценке переходов на разрешенные уровни дочерних ядер, сравним с аналогичным распадом протонов. Согласно мультипольной декомпозиции реакций MZn(e,e'p,a) на Е1 и Е2(Е0) ГР при передаче импульса q = 0.36 Фм-1 и сравнением со статистическими расчетами HF, для Е1 отношение прямого распада а/р ~ 0.5. В Е2(Е0) ГР прямой распад в канале протонов оценивается в (21 ± 5)%. Для ядра 58М доля прямого распада в реакции (е,е'а) была оценена ~ 10%, результаты нуждаются в уточнении.

Каналы распада ao,ai {Ех < 4 МэВ) дают значительный вклад в прямой распад реакции (е,е'а), особенно ГР Е1. Численные значения для исследованных ядер 58'60iVi,64Z« примерно одинаковы. В реакции (е,е'а) на средних ядрах вклад прямого процесса оценивается ~ в 15% для Е1 и ~ 10% дляЕ2(Е0).

В Главе 5 представлены эксперименты по фоторождению пионов на протоне и малонуклонных системах 2Н, ъНе, на пучке реальных меченых фотонов с энергией 200-800 МэВ ускорителя МАМИ Б в Майнце, ФРГ. Ядро гНе было измерено впервые. Система мечения (магнитный спектрометр - тэггер) с 352 каналами обеспечивала фотоны с разрешением ~2 МэВ. Продукты реакций регистрировались детектором с большим телесным углом ДАФНЕ в плоскости рассеяния в интервале углов 21-159 град., в азимутальной — все 360°. Детектор состоит из трех основных частей- проволочных камер вокруг мишени, 3-х слоев пластических сцинтилляторов(А,В,С) с толщиной 10, 100 и 5 мм соответственно, для идентификации заряженных частиц, внешних конверторов для регистрации фотонов (D,E,F)- сэндвичей из свинца и алюминия и трех 5 мм сцин-тилляторов. Каждый из них разделен на 16 сегментов. На их выходе стояли 3 триггера: заряженных частиц, протонов и нейтральных частиц,

которые могли настраиваться на разную многократность событий в зависимости от измеряемой реакции, внешние слои- В,Е,Б с дополнительным триггером, обеспечивают улучшение эффективности регистрации нейтральных пионов и идентификации частиц. Энергетическая калибровка всех модулей была сделана по известным двухчастичным реакциям: УР—*РП°> ур—>пк+, ус1—*рп. Протоны и заряженные пионы различались по известным потерям энергии с пробегом частицы. Нейтральные пионы определялись по распаду на у-кванты. Разрешение протонов по импульсу было: Ар/рр = (2.5 - 10)% .

На рис.7 приведены полные сечения фотопоглощения протоном и дейтроном в области 200-800 МэВ, которые сравниваются с единственным более ранним измерением и суммой табулированных сечений (сплошная кривая).

Вычисление сечения фотопоглощения из зарегистрированных событий основано на оригинальной методике, учитывающей конструкцию детектора ДАФНЕ, пробеги частиц в различных ее слоях и не сводится к суммированию парциальных реакций.

5

4М

30«

• ОДГШЕ О Али«голо«*1т

."Г

200 300

70* т

Рис.7. Полные сечения поглощения'"- квантов в интервале энергий 200-800 МэВ протоном (слева) и дейтроном (справа). Измерения на ДАФНЕ - черные кружки. Результат АппзЬовд'а - пустые квадраты. Сплошная кривая до 450 МэВ (на рис.слева) - сумма каналов одиночного фоторождения -рл° +гт+ из табулированных сечений

В области Д-резонанса, 150-450 МэВ, полное сечение фоторождения состоит из двух основных реакций: рп° и ия+. Для первой, в тех случаях, когда протон не регистрируется (порог ^ 300 МэВ/с), индикатором служит детектирование п°. Во втором, таким индикатором является я+, но поскольку аксептанс детектора < 4л, непосредственно измеряется ~ 90% а(ля+), оставшаяся часть (ДЭДс+) вычисляется экстраполяцией. Отсюда для вычисления сечения на протоне: = /¿7), где

С = \INyNr; Щ —число фотонов; Ыг—число ядер мишени, АЛ^ — полный неизмеренный вклад заряженных пионов, А^о — число одиночных событий я0, не сопровождающихся заряженными частицами,

Ело - расчетная эффективность регистрации я0. Сравнение сечений фотопоглощения протоном, дейтроном, 3Не,4Не в области 200-800МэВ и универсальной кривой (сплошная кривая) полученной на ядрах от 1л до и приведено на рис.8.

Рис.8. Полное сечение фотопоглощения для А = 1- 4, нормированное на число нуклонов, в интервале энергий 200-800 МэВ. Черные кружки — 1Н; открытые кружки — 2#; черные треугольники — 3Яе; открытые ромбики —4Не. Статистические ошибки меньше размеров символов. Сплошная кривая представляет собой среднее сечение поглощения по известным данным от П до II, т.н. "универсальная кривая"

Впервые были измерены сечения (две из трех) реакций двойного фоторождения пионов на протоне у+р —> п+п°п и у + р —» Л0/?. Сечение квазисвободной реакции у + п —> было измерено на дейтроне с более высокой точностью, на порядок по статистике и 2-3 раза по систематике, по сравнению измерением, сделанным ранее, с пузырьковыми камерами. Разработана оригинальная методика идентификации тс° по двум фотонам распада в совпадении с заряженной частицей, сопровождавшаяся симуляцией эффективности регистрации одного и двух я0 кодом GEANT, применявшаяся и при анализе сечений фотопоглощения. При вычислении сечения реакции у + п —> л'к°р выделение нужных событий проводилось совпадениями 2-х заряженных частиц и одного фотона. Эффективность регистрации определенная кодом GEANT, была 35-50%. Сечения двойного фоторождения пионов в основном формируют 2-ой барионный резонанс, как на протоне, так и на дейтроне.

Данные о корреляции пп в конечном состоянии были получены из распределений инвариантных масс. Из них было найдено подтверждение протекания двухступенчатой реакции двойного фоторождения пионов с образованием в промежуточном состоянии Д-изобары.

Теоретические предсказания моделей, использующие диаграммы Д-KR, А-пион- полюсного, N*—+nД членов, находятся в разумном согласии с экспериментом для реакций двойного фоторождения п+п~ и 2л°. Что касается реакции у + п —* к~п°р, то расчеты с указанными диаграммами сильно отличаются от экспериментальных сечений. Расхождение уменьшается при добавлении диаграммы р-мезона: Д- КР.

Для 'Д,2Д3//е были вычислены интегральные сечения по области 200-800 МэВ, как и для ядер с А = 4 до 238. Найдено, что все они совпадают в пределах ошибок измерений, т.е. являются постоянной величиной по всей периодической системе (1 <,А S 238), что может быть названо феноменологическим фотомезонным правилом сумм. Фотоядерные и фо-томезонные ПС пропорциональны массовому числу А и отличаются только величиной константы.

Результаты измерений сечений поглощения находятся в хорошем согласии с единственным предыдущим результатом (работа Армстронга и др.) для протона и дейтрона, что показало правильность анализа и соответственно полученных данных.

В дальнейшем они использовались как стандарт в поляризационных экспериментах. Эксперимент ЕМС конца 80-х гг. глубоко-неупругого рассеяния продольно- поляризованных мюонов на продольно- поляризованных протонах, в котором было установлено, что суммарная проекция спина всех кварков и антикварков на направление спина поляризованного протона близка к нулю, привел к возникновению т.н. «спинового кризиса», вследствие чего появился дополнительный интерес к правилу сумм ГДХ, которое является аналогом правила сумм Бьеркина в фотонной точке. В связи с этим в 1991 г. была организована коллаборация ГДХ для измерения ПС ГДХ на ускорителях Майнца в области энергий 200800 МэВ и Бонне при энергиях до 3.0 ГэВ.

Для проведения дважды поляризационного эксперимента было необходимо дополнительное оборудования. Группа ИЯИ РАН первой начала и выполнила работу по созданию поляриметра для измерения степени поляризации, падающих на мишень электронов. Физической идеей поляриметра было Меллеровское рассеяние электронов, имевшее хорошо разработанную и подтвержденную экспериментально теорию. Впервые для поляриметра был использован действующий магнитный спектрометр системы мечения фотонов-тэггер. В процессе создания Меллеровского поляриметра симуляцией и тестами был решен ряд важных методических вопросов, в том числе определение природы и снижение уровня фона. В итоге был выбран вариант совпадений (1*1), при котором терялось ~ 35% полезных событий, но зато отрезалось ~ 97% фона. Измерения степени поляризации электронов, составлявшей ~75% проводились в режиме "online" с точностью ~3%. Поляризационные измерения были сделаны на детекторе ДАФНЕ.

В Гл.6 сформулированы основные результаты диссертации и выводы.

Реализована комплексная программа исследований по физике электромагнитных взаимодействий нуклонов и ядер:

- измерения сечений поглощения легких ядер у-квантами в области изовекторных гигантских дипольных резонансов (ИвГДР) и их структуры;

- создана установка для изучения основных и низковозбужденных состояний ядер методом рассеяния электронов, на которой измерены размеры (среднеквадратичные радиусы ядер 12С, 27А1 и модельно-независимо определены параметры изолированных уровней ядра 27А1; в реакции (е,е') изучены параметры низколежащих уровней ядра 180;

- измерения сечений мультипольных гигантских резонансов (МГР) с ¿£2 в тяжелых сферическом и деформированном ядрах 148$я и 152Бт в реакциях (е,е');

- измерены сечения возбуждения и распада МГР средних ядер 5я-60щм2п из экспериментов с совпадениями электронов с продуктами реакций - протонами и а-частицами;

- на ускорителе МАМЙ Б в Майнце были измерены сечения фотопоглощения протона и ядер 1Н,2Н и 3Не в области энергий 200-800 МэВ, сечений парциальных каналов на протоне и отдельных парциальных реакций на дейтроне. При подготовке дважды поляризационных экспериментов на МАМИ Б был создан Меллеровский поляриметр электронов.

Ниже приводятся основные результаты и выводы этих экспериментов:

1. Впервые, на разработанной и созданной в ЛФЯР аппаратуре, измерены сечения поглощения у-квантов 8-ю ядрами р и ¿¿/-оболочек 9Ве, 12С, 160, l9F24Mg,32S40Ca и двумя средними ядрами (55Ми,5б^е). Обнаружена четко выраженная структура. Выполнен сравнительный анализ структуры в измеренных ядрах: установлены значительные изменения в зависимости от заполнения подоболочек. Впервые установлено существование вблизи порога испускания нейтронов (~ 1 МэВ) низкоэнергичного ди-польного резонанса в ядрах в интервале массовых чисел А = 58-208, имеющего зависимость от А равную Еееа= (52±2) А'т с шириной 1.0-1.5 МэВ и величиной правила сумм ТРК 1.5-3.0%.

2. Разработана и создана установка для изучения рассеяния электронов с параметрами на мировом уровне: разрешение спектрометра ~ 0,03%, полное разрешение < 0,1%. На ней сделаны точные измерения размеров ядер 12С и 27А1, модельно-независимо найдены вероятности распада низколежащих уровней < 3 МэВ 27А1, 0,84 и 1,01 МэВ - впервые. Ранее были измерены уровни редкого изотопа 180 < 5.33 МэВ и параметры их распада проанализированы модельно зависимым методом, выше 4.45 МэВ - впервые.

3. На ЛУ-300 Университета Тохоку, Япония, в реакции (е,е') впервые измерены сечения мультипольных гигантских резонансов ядер Sm и по вибрационной потенциальной модели определены параметры изоскаляр-ных монопольного и квадрупольного, изовекторного квадрупольного ГР в сферическом и деформированном ядрах mSm и 152Sm. Найдено расщепление на три компоненты квадрупольных резонансов в iS2Sm. Энергия максимума изоскалярного монопольного ГР прямо связана с ядерной сжимаемостью КА, используемой в астрофизических расчетах. Из измерений резонансных энергий ИС ГКР КА - (210±20) МэВ.

4. Впервые измерены дифференциальные и полные сечения возбуждения и распада ядер среднего атомного веса 5i,6dNi,MZn в области 8-25 МэВ из совпадений рассеянных электронов с продуктами реакций -протонами и а-частицами в реакциях (е,е'р) и (е,е'а). Модельно-независимым методом (при определенных предположениях) сделано мультипольное разложение сечений испускания протонов и а-частиц на Е1 и (Е2+Е0) ГР. Асимметрия Е1 ГР в ядре 58М соответствует конфигурационному расщеплению Е1 ГР в ядрах /^оболочки, которое ранее наблюдалось в sd- оболочке.

5. Впервые показано, что основные переходы а-распада происходят на основное и первое возбужденное состояния ядра-остатка. Распределение по мультиполям в а-канале значительно отличается от протонов. Определена величина отношения сечений альфа/протоны для изовекторного дипольного и изоскалярного квадрупольного ГР. Усредненные по всей измеренной области энергий отношения а!р равны 0.07 ±0.02 для ИвГДР и 0.11 ± 0.03 для ИсЕ2(Е0) ГР. Модельно-независимое мульти-

польное разложение сечений Е0,Е1,Е2 ГР в ао-канале впервые сделано в ядрах 58'50Лгг,647и, методом угловых корреляций. Относительные вклады ГР: Е1- (66± 3)%, Е2- (29.5 ±2.0)%, Е0- (4.5 ± 1.0)%.

6. Впервые была определена величина полупрямого распада ядер 5тМ№п, пропорциональная вкладу 1р-1Ь конфигураций в ГР, в реакции (е,е'р): Е1- (32 ± 3)%, Е2+Е0 - (21 ±5)%. В реакции (е,е'а) на тех же ядрах: Е1 - 15% и Е2+Е0 ~ 10%.

Впервые определена динамика полупрямого р-распада Е1 ГР из данных по реакции (е,е'р) в ядрах (12 <А <64): от распада (90±5)% в 12С, (75± 10)% в 28Я, (50±8)% в 40Са и (32±3)% в Из аналогичного

анализа распада Е1 ГР Е1 в реакциях (е,е'р0) и (у,ро) в той же области ядер впервые сделан вывод о том, что доля переходов на основное состояние р0 уменьшается от ~ 80% в ядре 12С до 13% в40 Са и 7% 5тЖ

7. Сечения фотопоглощения на нуклоне и малонуклонных системах '#,2#,3#е измерены детектором ДАФНЕ (3#е впервые) в интервале энергий 200-800 МэВ. Прецизионные данные о аш позволили на новом уровне интерпретировать различные аспекты механизма фоторождения пионов в 1-м и 2-м нуклонных резонансах, в частности демпфирование резо-нансов от А =1 доЗ.

8. Впервые показано, что интегральные сечения фотопоглощения 1Н,2Н?Не и более тяжелых ядер с А = 4 до 238, нормированные на А, по области 200-800 МэВ, совпадают в пределах ошибок измерений и равны (160±7) МэВ-мб., т.е. являются постоянной величиной по всей периодической системе(1 <А <238).

9. Впервые на детекторе ДАФНЕ измерены сечения реакций двойного фоторождения пионов на протоне у + р—*п+п° п и у+р-+п°п° р в области 200-800 МэВ. Сечение парциальной реакции у+р—> п~п°р измерено на дейтроне с более высокой точностью, чем ранее. Данные о корреляции ш в конечном состоянии получены из инвариантных масс. Из них было найдено подтверждение протекания двухступенчатой реакции двойного фоторождения пионов с образованием в промежуточном состоянии Д-изобары.

10. Для проведения поляризационного эксперимента на МАМИ Б, решение о котором было принято в Майнце в 1992 г., группой ИЯИ был создан Меллеровский поляриметр электронов. Оригинальным был выбор системы мечения тэггера в качестве детектирующей системы поляриметра. Разработана методика работы с аппаратурой, в том числе, определение природы и вырезание фона. Поляриметр использовался во всех поляризационных измерениях, которые были выполнены на детекторе ДАФНЕ.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Б.С. Долбилкин, Фоторасщепление ядер в области гигантского резонанса, Труды ФИАНЗб, 18-82 (1966).

2. B.S. Dolbilkin, V.l. Korin, L.E. Lazareva, F.A. Nikolaev and V.A. Zapevalov, Nuclear gamma absorption cross section for magnesium in the energy region 10-30 MeV, Nucl. Phys. 72,137-144 (1965).

3. Б.С. Долбилкин, B.A. Запевалов, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева и Ф.А. Николаев, Сечение поглощения у- квантов ядрами 19F, 24Mg и 40 Ca в области энергий 10-30 МэВ. Изв. АН СССР, сер. Физ. 30, 349-358 (1966).

4. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева, Ф.А. Николаев, Сечение фотопоглощения ядрами 9Be в области гигантского ди-польного резонанса, ЯФ 9, 914-920 (1969).

5. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева, Ф.А. Николаев, Сечение поглощения у-лучей ядрами серы в области дипольного гигантского резонанса, ЯФ 8,1080-1085 (1968).

6. B.S. Dolbilkin, V.l. Korin, L.E. Lazareva and F.A. Nikolaev, Nuclear y-ray absorption cross section of 40Ca in the giant resonance region, Phys. Lett.17,49-50 (1965).

7. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева, Н.В. Линь-кова, Ф.А.Николаев, Поглощение у-квантов ядрами Fe в области гигантского резонанса, ЯФ 9,675-679 (1969).

8. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева, Поглощение у-квантов ядрами марганца в области гигантского резонанса, Письма в ЖЭТФ, 10,365-367 (1969).

9. B.S. Dolbilkin, Low energy branch of giant dipole resonance in photo- and electronuclear reactions, Proc. XI Int. Sem. EMIN-2007, INR RAS, Moscow, 179-183 (2007).

10. Groh J.L., Singhal R.P., Caplan H.S., Dolbilkin B.S., Inelastic electron scattering from I8<3, Can. J. Phys. 49,2743-2753, (1971).

11. Batjunin A.V., Dolbilkin B.S., Kondratiev R.L., Licin V.P. The electron scattering facility at Moscow Institute for Nuclear Research. Proc. Sendai Conf. on Electro- and Photoexcitations, Ed. by Y. Kawazoe, J. Phys. Soc. Japan, Suppl.3.44,313-321, (1977).

12. A.B. Батюнин, Б.С. Долбилкин, B.A. Обозный, Р.Л. Кондратьев, В.П. Лисин, Расчет трехмагнитной системы формирования пучка для эксперимента по рассеянию электронов на ядрах. ЖТФ 50, 804-807, (1980).

13. Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев, В.П. Лисин, В.П. Корецкий, Измерение магнитных характеристик спектрометра с «магическим углом». ЖТФ 50,1034-1037, (1980).

14. Dolbilkin B.S., Kondratiev R.L., Lisin V.P., Polonsky A.L., The choice of optimal parameters of a toroidal charge monitor for precision measurements. NIM A 226,271-280, (1984).

15. A.B. Батюнин, Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев и В.П. Лисин, Измерение зарядового радиуса ядра углерода. Изв. АН СССР, сер. Физ. 43, 2353-2358,(1979).

16. Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев, Н.Н. Костин, В.П. Лисин, В.Н. Пономарев и А.Л. Полонский, Измерение параметров основного и низ-колежащих возбужденных состояний ядра 27А1. ЯФ 37, 264-270, (1983).

17. В. Dolbilkin, S.Ohsawa, Y.Torizuka, T.Saito, Y. Mizuno, and K.Saito, Electroexcitation of giant multipole resonances in mSm and ls2Sm, Phys. Rev. С 25,2255-2268 (1982).

18. B.S. Dolbilkin, Highly excited collective states in electron scattering, Proc. Int. School of IENP, Italy. Ed. R.Bergere, S. Costa, C. Schaerf, World Scientific, 208-227(1986).

19. B.Dolbilkin, R.Kondratiev, V.Lisin at al, Direct decay of the Giant Dipole Resonance in 58,60M and MZn from (e,e'c) Experiments, Z. Phys. A 331, 107-108,(1988).

20. B.S. Dolbilkin, The collective excitations in medium-heavy nuclei at the (e,e'c) experiment. In Proc. of the VI Course Int. School of IENP, Italy. Ed. S. Costa, G. Orlandini and C. Schaerf, World Scientific, Singapore, 260-276, (1990).

21. B.S. Dolbilkin, Giant Resonances in 58M by (e,e'c) experiments, Proc. 8 Sem.EMIN, Moscow, 261-268, (1992).

22. B.C. Долбилкин, В.П. Лисин, Р.Л. Кондратьев, Ш. Канн, Т.Ким, Реакция 58М (е.е'а) в области энергий возбуждения 8-25 МэВ, Изв. АН СССР, сер. Физ., 55,967-970, (1991).

23. Б.С. Долбилкин, В.П. Лисин, Р.Л. Кондратьев,Ш. Кан, Т. Ким, К. Т. Кнопфле, Реакция 58М (е,е'р) в области энергий возбуждения 10-25 МэВ, Укр. Физ. Журн. 37,30-33, (1992).

24. B.S. Dolbilkin, Decay of Giant Resonances in s*Ni by (e,e'c) by experiments, Proc.VTI Course Int. School of IENP, Italy, , Ed. R.Bergere, S. Costa, C. Schaerf, World Scientific, Singapore, 201-213, (1992).

25. B.S. Dolbilkin, Decay modes of multipole giant resonances at light and medium nuclei (A ^64), in Proc. of XI Int. Sem. on Electromagnetic Interactions of Nuclei, INR RAS, Moscow, 117-129 (2007).

26. A.Huenger, J.Ahrens,.., B.Dolbilkin et al, High angular resolution and time of flight detector system for recoil protons for p (y,y')p and p (у,к°)р NIM A 372,135-141(1996).

27. Б.С. Долбилкин, Распад гигантских резонансов легких и средних ядер из экспериментов с совпадениями заряженных частиц, ЯФ 71, 1182-1192(2008).

28. М. MacCormick, G. Audit,.., В. Dolbilkin, A. Zabrodin et al, Total photoabsorption cross sections for '#,2# and 3#e from 200 to 800 MeV, Phys. Rev. С 53,41-49, (1996).

29. A. Zabrodin, G. Audit,.., B.Dolbilkin et al, Total cross section measurement of the протоне у + n —► p тГя° reaction, Phys.Rev. С 55, R1617, (1997); Б.С. Долбилкин, A.E. Забродин, Ю. Арене и др., Измерение сечений двойного рождения пионов на нуклонах, препринт ИЯИ РАН - 0934, (1996).

30. J. Ahrens, В. Dolbilkin, I. Preobrazhensky, et al. A Moeller polarimeter for experiments with tagged photons at MAMI, Proc. 12-th Int. Spin Phys. Symp. Ed. by C. de Jager, et al. Amsterdam, 816-818, (1996); Б. С. Долбилкин, И.В. Преображенский, Ю. Арене и др., Поляриметрия электронов промежуточных энергий в поляризационных экспериментах, препринт ИЯИ -1050, (2000).

Ф-т 60x84/8. Уч.-изд.л. 2,0 Зак. N2 21961 Тираж 100 экз. Бесплатно

Отпечатано на компьютерной издательской системе Издательский отдел Института ядерных исследований Российской академии наук 117312, Москва, проспект 60-летия Октября, 7а

Введение

1. Коллективные возбуждения ядер. Первый этап изучения Изовекторного 5 Гигантского Дипольного Резонанса(ИвГДР). Теоретическое объяснение.

2. Исследование основных и низколежащих состояний ядер. Создание установки для изучения упругого и неупругого рассеяния электронов

3. Исследования мультипольных гигантских резонансов (МГР) в (е,е')

4. Тематика исследований

5. Краткое содержание диссертации

1. Сечения поглощения фотонов в области ИвГДР. Структура ИвГДР

1.1. Структура гигантского дипольного резонанса легких ядер 24 1.1.1. Методика измерений 24 1.1.2 Ядра /»-оболочки: 9 Ее,12 С,16 0.

1.1.3. Ядра «/-оболочки: Mg,32S,40 Са

1.1.4. Ядрор/ -оболочки: 56Ре

1.2. Низкоэнергичный дипольный резонанс

1.3. Фото-(электро)ядерные реакции в астрофизике

1. Коллективные возбуждения ядер. Первый этап изучения изовекторного гигантского дипольного резонанса. Теоретические объяснения

Физика электромагнитных взаимодействий с падающими на ядра-мишени фотонами и рассеянием электронов является уникальным средством для изучения ядерной структуры, поскольку законы электромагнитного взаимодействия хорошо известны и структура нуклонов и ядер может быть прямо исследована. Классическим примером являются высоковозбужденные коллективные состояния ядер

Коллективные возбуждения в системах многих тел существуют во многих областях физики. В ядрах такие возбуждения были теоретически предсказаны Мигдалом в 1944г и открыты в экспериментах фотопоглощения Балдвина и Клайбера(1947) как сильные резонансы, имеющие электрический дипольный характер[1]. В конце 40-х г. в Европе были созданы и начали работать 3 ускорителя электронов, в том числе один, С-3, на энергию 30 МэВ в лаборатории ускорителей и фотоядерных реакций (в те годы называемой «эталонной») В.И. Векслера в ФИАН. В конце 1948 г. был измерен спектр тормозного излучения и в группе Б.С. Ратнера начались физические измерения выхода фотопротонов из средних ядер[2]. В 50-60 гг. электрические изовекторные гигантские дипольные резонансы (ИвГДР) были измерены в многочисленных фотоядерных экспериментах, и было установлено, что они являются общим свойством ядер. Сначала эксперименты делались на пучках ускорителей со сплошным спектром, результатом которых были кривые выхода, зависящие от верхней границы тормозного спектра. Их точность сильно падала с удалением от порога реакции. Она была повышена новой серией экспериментов с квазимонохроматическими фотонами[2],в которых измерялись сечения испускания фотонейтронов в основном тяжелых ядер, исчерпывающих в основном ИВ ГДР. Изовекторными гигантскими дипольными резонансами принято называть коллективные состояния ядер с квантовыми числами Г, сконцентрированные в относительно узком интервале (несколько МэВ) энергий возбуждения, имеющие плавную зависимость от массового числа А, с интенсивностью исчерпывающей значительную долю энергетически взвешенных правил сумм (ЭВПС).

Мультипольность таких состояний определяется мультипольностью фотонов, их возбуждающих, а также испускаемых из них на основное состояние ядра.

Параметры ИвГДР измерены для большинства «холодных» ядер [2]. Его свойства кратко могут быть суммированы следующим образом:

ГДР- общее ядерное явление, которое представляет собой наличие высоковозбужденных состояний в непрерывном спектре (13-30 МэВ), исчерпывающие большую часть ЭВПС.

- Интенсивность ГДР локализуется в сравнительно узкой области энергий возбуждения ядер с шириной 4-8 МэВ, а сечение достаточно хорошо описывается кривой Лоренца.

- Энергия максимума ГДР меняется плавно с массовым числом А и описывается

Еш = 31.2- А-т+ 20.6- А'т МэВ

Указанная зависимость объясняется сочетанием объемных и поверхностных колебаний ядра. Для тяжелых и средне-тяжелых ядер преобладают объемные колебания, для легких -поверхностные. Например, для первых согласно простой качественной модели в сферическом объеме с фиксированной поверхностью стоячая волна Л « И и

Егев =Нсо*1/11*А-изМэВ

Поверхностные колебания приводят к зависимости резонансной энергии Егех « А~',/6.

Плавная зависимость от массового числа характерна и для других параметров ГДР.

Некоторые параметры ГДР, в частности ширина, зависят от статической деформации ядер. Ширина ГДР увеличивается при переходе от сферических к деформированным ядрам с расщеплением на два максимума при больших деформациях ядер.

Расщепление компонент ИвГДР составляет -4 МэВ и равно ширине в сферическом ядре.

8 10 12 14 16 18 20 ЕмвУ

Рис.В1.Динамика расщепления сечений поглощения фотонов тяжелыми ядрами от сферического 209 В1 до деформированного 165 Но [28].

Наличие коллективных колебаний ядер также объясняется по классической модели. Деформированное ядро представляется сферическим эллипсоидом с радиусами - большая и Л,, - малая оси.

Рис.В2. "Стоячие волны" в сферическом (а) вращательно симметричном эллиптическом резонаторе (Ь) [1]. и м

В каждом из 2-х сечений эллипсоида Яа « Яа ,ЯЬ « и соответственно

Еь-Еа)/Еа*(Кь-Яа)/Ка*Р2, где Д, - параметр статической деформации ядра.

Существование структуры в полных сечениях ИвГДР легких ядер, впервые надежно полученное в ЛФЯР ФИАН[17], в прямых измерениях сечения поглощения фотонов ядрами( ранее сечения поглощения получали сложением сечений основных каналов распада, в тяжелых ядрах- испускания фотонейтронов) показало наличие оболочечных эффектов в коллективных возбуждениях. Сечения поглощения легких ядер были измерены от9 Ве до40 Са, а также двух средних ядер -55 Мп и натуральный Бе . В результате была исследована структура сечений поглощения в ядрах р, $с1 ,р/ -оболочек. Наиболее сильно структурированы сечения(с относительно равными весами резонансов) в четно-четных ядрах, в которых заполнены^- подоболочки(24,32£). Основной максимум ГДР, для ядер постепенно уменьшается от энергии ~ 23 МэВ в 12 С до 18 МэВ в 56 Ре и находится ниже энергии, предсказываемой коллективной моделью Ею = 80 • А'из, для 12С коэффициент равен ~ 53.

Изовекторный гигантский дипольный резонанс было впервые теоретически объяснен в коллективной модели ядра [1,3], согласно которой поглощение фотона приводит к когерентным колебаниям протонов относительно нейтронов. Впервые такой подход был рассмотрен Мигдалом, затем в близкой модели Гольдгабера-Теллера (ГТ), где резонанс возникал в результате коллективных осцилляций протонов относительно нейтронов как двух взаимопроникающих сфер. Модификация этой модели-Штейнведеля- Иенсена (ШИ) рассматривала аналогичные колебания внутри жесткой сферы. Упомянутые варианты модели приводят к зависимости энергии максимума ГДР от массового числа А: Ет~(Л~'/3 ~ А~'/6) . Для тяжелых ядер Ет согласуется с экспериментальными данными, но для легких значительно превышает их (например, для 160 -30 МэВ вместо 22.5 МэВ).

ГМР(монопольные ¿ЗП^ резонансы) чХ/ ч^У \±У \Х/

ГДР(дипольные резонансы)

ГКР (квадру польные резонансы)

Рис.ВЗ. Качественная картина гигантских резонансов, электрических и магнитных, трех мультипольностей в модели жидкой капли [5].

На Рис.ВЗ. показаны как электрические( А5 = 0) так и магнитные (= 1,спин-флип) МГР трех мультипольностей, вызываемые различными модами колебаний протонной и нейтронной жидкостей.

Существование когерентных колебаний большой интенсивности в узком интервале энергий возбуждения получило объяснение, как в феноменологических, так и микроскопических моделях [3]. ИвГДР характеризуется квантовыми числами (Ь,Т,8) = (1,1,0), где Ь,Т,&- орбитальный момент, изоспин, спин соответственно. Стандартно его мультипольность обозначается С1, достаточно широко распространено также Е1.

Находясь в области применимости т.н. длинноволнового приближения, ГДР избирательно возбуждается в фотоядерных реакциях и обратных им реакциях радиационного захвата, поэтому интенсивно изучался до 70-х гг., как единственный набор сильных когерентных состояний выше порога фоторасщепления ядер. Теоретически была также показана адекватность коллективного и оболочечного подходов в интерпретации ИвГДР. Последний показан схематически слева на Рис.В4., состоящим из 3-х переходов из подоболочек основного состояния ядра в следующую оболочку этого ядра. Собственно принципиальная возможность существования других типов резонансов кроме ИвГДР видна из Рис.В4. и была предсказана теоретически^] за несколько лет до их экспериментального обнаружения. Аналогичное объяснение было найдено в оболочечной модели [3], которая предсказала как формирование когерентного состояния, вбирающего в себя основную часть сил переходов, так и подъем его вверх по энергии для отталкивающего взаимодействия (изовекторные МГР). Такой подход оказался близок к когерентному движению протонов и нейтронов относительно друг друга и подтверждался многочисленными экспериментальными данными[1]. Изоскалярная часть взаимодействия, как ожидалось из такого подхода, имеет меньшую энергию. Для частного случая потенциала гармонического осциллятора оболочечная и коллективная модели идентичны[3]. 3

N+2

• 1*01

Е1

С№ш 2ьш

Е2

Зйш ОЪш 2Т1ш 4?1ы

Рис.В4. Схема электрических мультипольных переходов между состояниями оболочечной модели Основные оболочки обозначены N,N + ^N + 2 и.т.д. Слева показан Е1 - ИвГДР - несколько переходов Г из подоболочек основного состояния на подоболочки состояний N + 1. Далее - Е2, ЕЗ, Е4

ЕЗ

Е4

Форму сечения поглощения фотонов ядром, практически ГДР, обычно представляют в этих моделях кривой Лоренца с введенным затуханием, равным экспериментальной ширине Г, которое является следствием взаимодействия коллективного дипольного состояния с другими степенями свободы: т(Е) = ■-—^-—у

Связь деформации ядер и ширины ГДР была рассмотрена в модифицированной коллективной гидродинамической модели[3]. Согласно этой модели ГДР сферических ядер представляет собой одну резонансную кривую (Брайт-Вигнера, Гаусса, Лоренца), а несферических - две (или три для ядра в виде асимметричного элипсоида) таких кривых сдвиг которых относительно друг друга определяется эксцентриситетом ядра. Базисные предположения коллективных моделей более естественны для тяжелых ядер.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Реализована комплексная программа исследований по физике электромагнитных взаимодействий нуклонов и ядер:

-измерения сечений поглощения легких ядер у- квантами в области изовекторных гигантских дипольных резонансов (ИвГДР) и их структуры

- создана установка для изучения основных и низковозбужденных состояний ядер методом рассеяния электронов, на которой измерены размеры (среднеквадратичные радиусы ядер 12С, 27А1 и модельно-независимо определены параметры изолированных уровней ядра 27А1; в реакции (е,е') изучены параметры низколежащих уровней ядра 180

- сечений мультипольных гигантских резонансов (МГР) с L <2 в тяжелых сферическом и деформированном ядрах148Sm и l52Sm в инклюзивных электроядерных реакциях;

- измерены сечения возбуждения и распада МГР средних ядер 58,60 Ni,64Zn .из экспериментов с совпадениями электронов с продуктами реакций - протонами и а -частицами

- на ускорителе МАМИ Б в Майнце были измерены сечения фотопоглощения ядер , 1Н,2Н и 3Не в области энергий 200-800 МэВ, сечений парциальных каналов на протоне и отдельных квазисвободных реакций на дейтроне. При подготовке дважды поляризационных экспериментов на МАМИ Б был создан Меллеровский поляриметр электронов.

Ниже приводятся основные выводы из результатов этих экспериментов:

1. Впервые измерены сечения поглощения у-квантов 8-ю легкими ядрами р и sd -оболочек и двумя средними ядрши(55Мп,56Fe ) и структура сечений. Сравнительный анализ структуры в ядрах р и .^-оболочек показал значительные изменения в зависимости от заполнения подоболочек. Если в 9Ве переходы практически накладываются друг на друга, то в ядрах с заполненными подоболочками 2AMg,32S они полностью фрагментированы. Дважды магические ядра 16О и 40Са занимают промежуточное положение. Уровни изовекторного дипольного резонанса в них сгруппированы в максимумы шириной ~ 3 МэВ. Теоретические расчеты лучше согласуются с сечением ядра i2S. В целом показано, что максимумы гигантских дипольных резонансов, полученные экспериментально, соответствуют предсказаниям в модели оболочек.

2. Впервые установлено существование вблизи порога испускания нуклонов низкоэнергичного дипольного резонанса в ядрах с преобладанием нейтронов в интервале массовых чисел А = 58-208, имеющего энергетическую зависимость от А равную (52 ± 2) А~1п,аналогичную коллективной модели Гольдгабера-Теллера для гигантского дипольного резонанса (с коэффициентом -52 вместо - 80), шириной Г - 1.5 МэВ и интегральным сечением (1.5- 3.0)% Правила Сумм. Припороговые дипольные резонансы, используются, как и фотоядерные реакции в целом, в расчетах многих процессов в ядерной астрофизике, в частности теории ядерного синтеза, взрывов сверхновых и других приложений астрофизики.

3. Сечения неупругого рассеяния электронов при возбуждении уровней 180 ниже 6 МэВ измерены на линейном ускорителе электронов с максимальной энергией 140 МэВ [199] Саскачеванского Университета, Канада в интервале передач импульса 0.5< q< 1.0 Фм", в которых наблюдались сечения возбуждения уровней 1вО с Т = 1: 1.98 (2 ), 3.63 (0+), 3.92 (2+), 4.45 (Г), 5.09 (3"), 5.25 (2+), и 5.33(0+) МэВ, последние четыре - впервые. Вероятности переходов на основное состояние (0+) были получены по обобщенной

203 модели Хелма. Продольные формфакторы уровней, рассчитанных с волновыми функциями Бенсона и Ирвина, хорошо согласуются с экспериментальными формфакторами.

4. Комплекс аппаратуры мирового уровня для изучения рассеяния электронов был создан в ЛФЯР ИЯИ. После юстировки собственное разрешение спектрометра было лучше 0,03%.при телесном угле спектрометра ~ 3 мстер. Полное разрешение пучка было ~ 0.1%.Для ядра углерода на нем был измерен среднеквадратичный радиус, (г2 ) 1/2 =2,452±0,006. Такая высокая точность СКР углерода дала возможность использовать его в качестве стандарта для абсолютных измерений сечений как упругого, так и неупругого рассеяния электронов. Упругие сечения27А1 были измерены относительно углерода при одной и той же настройке пучка, что устраняло, в основном, систематические ошибки. Модельно- независимым анализом получены вероятности переходов уровней 0.84, 1.01, 2.21 и 3.00 МэВ, первые два измерены впервые. Данные также сравнены с расчетами по моделям: Хелма, обол очечной и возбужденного остова. В основном они согласуются между собой.

5. В эксперименте на ускорителе ЛУ-300 Университета Тохоку, Япония впервые были определены параметры мультипольных гигантских резонансов - изоскалярных монопольного и квадрупольного, изовекторного квадрупольного в тяжелых сферическом и деформированном ядрах148 Sm и 152 Sm. Для повышения надежности мультипольной декомпозиции, дипольные резонансы обоих ядер были взяты из фотоядерных данных, что уменьшило число подгоняемых параметров. Для расчета параметров резонансов была использована вибрационная потенциальная модель. Впервые показано, что ширина изовекторного квадрупольного резонанса, как и изоскалярного, увеличивалась в деформированном ядре152 Sm аналогично изовекторному дипольному резонансу. Однако, ввиду того, что расстояние между компонентами

К = 0+, 1+, 2+ меньше их ширины, наблюдалось лишь уширение квадрупольных резонансов на ~ 5 МэВ в отличие от измеренного расщепления дипольного резонанса в деформированных ядрах. Согласно результатам измерений реакций (е,е'), энергии изовекторного квадрупольного резонанса на « 5 • А"1/3 МэВ или ~ 1 МэВ ниже, чем те же величины из рассеяния адронов. В монопольном резонансе ситуация обратная. Для экспериментов с адронами определение энергии максимума является более сложной проблемой из-за чисто феноменологического вычитания фона. Поэтому по результатам данного эксперимента, более корректным является определение резонансной энергии: изоскалярного квадрупольного резонанса Eres =(61 ± 1) А"'/3МэВ, изоскалярного монопольного Eres ~(77±2) А~'/3МэВ. Энергия максимума последнего прямо связана с ядерной сжимаемостью КА, используемой, в частности, в астрофизике. По энергиям максимума монопольного резонанса Eres =(15.5±0.3) МэВ BmSm и (15.7±0.3) МэВ в 152Sm, ядерная сжимаемость КА равна (210±20) МэВ. Это значение находится в качественном согласии с Кпт « (207-225) для ядра 116 Sn и (194-240) для ШРЬ, но существенно отличается от оценки Кпт «250-270, полученной ранее.

6. Впервые измерены спектры (матрицы) совпадений рассеянных электронов с продуктами реакций - протонами и а - частицами в реакциях ( е, е' р ) и (е.е' а) в

6. Впервые измерены спектры (матрицы) совпадений рассеянных электронов с продуктами реакций - протонами и а - частицами в реакциях (е,е'р) и (е.е' а) при энергиях возбуждения 8 - 25 МэВ ядер среднего атомного веса58,60 М,64 Zn .Найдены дифференциальные и полные сечения возбуждения и распада магического по протонам ядер 58Ni (Z=28), 60 Ni и MZn. Получено детальное распределение сечений реакций 58,60Ni,'64Zn(e,é р) из интервалов энергий возбуждений шириной 1.5-2.5 МэВ и

204 распада протонов на основные и дырочные состояния 2р~)2 Д/"Д ,М~)2 ,Ы'5)2 этих ядер. Интенсивность переходов на основное и низколежащие(до ~3 МэВ) дырочные состояния 57'59Со составляет ~ (38±3)% у ядра58Ми ~ (44±5)% у 60М. Установлено адекватность найденного распределения распада со спектроскопическими факторами.

7. Разработанным впервые модельно-независимым методом анализа было проведено мультипольное разложение сечений испускания протонов и а-частиц при разных передачах импульса # на Е1 и (Е2+Е0) гигантские резонансы (ГР). Вычисленное полное сечение протонов Е1 ГР мало фрагментировано, асимметрично. Максимум резонанса находится при 19 МэВ, 2-й-при ~22 МэВ. Эти энергии соответствуют конфигурационному расщеплению Е1 ГР в ядрах р/ - оболочки, которое ранее наблюдалось в л/- оболочке. Ширина Е1 ГР равна ~8 МэВ. Вклад Е1 ГР при передаче импульса д = 0.27 Фм~' по всему измеренному интервалу энергий возбуждения ядра 58М 8-25 МэВ составляет (83 + 2)%, вклад Е2(Е0) - (17 ±1)%. На ядрах 58-60М,642я впервые изучены реакции(е,е'а). Получены величины« - распада на различные уровни дочерних ядер. Их характерная особенность - основная доля переходов происходят на основное и первые два возбужденных состояния ядра-остатка. Распределение мультиполей в а- канале: Е1- (70±3)%, Е2(Е0)-(30±4)%, т.е. доля Е1 больше почти в 2 раза Впервые определена величина отношения альфа/протоны для.изовекторного дипольного и изоскалярного квадрупольного ГР. Распределения отношений а / р имеют сложную конфигурацию и отражают различия в форме и структуре сечений обоих ГР. Сечение канала альфа растет быстрее и достигает максимума при меньших энергиях. Усредненные по всей измеренной области энергий отношения а/р равны 0.07±0.02 для изовекторного ГДР и 0.11 ± 0.03 для изоскалярногоЕ2(Е0) ГР.Полученный результат опроверг существовавшие в начале 80-х гг. представления о доминировании а -распада в Ис.ГКР, повидимому, связанные с тем, что измеренные сечения реакции«, составляющие небольшую долю от канала протонов, имели большие погрешности.

8. Гигантские резонансы Е0,Е1,Е2 а0 - канала были впервые найдены в ядрах

58,бо дгг- м 2п методом угловых корреляций поскольку наличие в реакции нулевых спинов и положительной четности основных состояний ядер - мишени, остатка и вылетающей а-частицы дает возможность значительно упростить расчетную формулу дифференциального сечения. Используя это обстоятельство, было сделано модельно-независимое мультипольное разложение сечений. Относительные вклады ГР при передаче импульса д = 0.27 Фм"1 были найдены: Е1- (66±3)%, Е2- (29.5±2.0)%, Е0-(4.5 ± 1.0)%.

Максимумы МГР реакций (е,е'а0) сдвинуты к меньшим энергиям относительно полных (е,е'а),и тем более, (е,е'р) реакций, ширины ГР-от 2.0 до 3.5 МэВ, значительно меньше, чем в полных каналах. Из найденного отношения а01р видно, что доля Е2 практически в 2 раза больше, чем Е1.

9. Впервые была определена величина прямого (более корректно - полупрямого) распада средних ядер 58,б0М,647и в реакциях (е,е'с). На основании предшествующих работ, главным образом неупругого рассеяния (а, а'а), было принято считать, что в таких ядрах доминирует процесс испарения. Этот вывод, в значительной степени, был связан с проблемами вычитания адронного фона. В экспериментах (е,е' с) фон отсутствует. Существенно также, что в них впервые оказалось возможным прямое сравнение распада Е1(1йй?)и Е2(Е0) (2Нсо) из идентичных интервалов энергии возбуждения ядра. Кроме того, сравнение каналов распада реакций58№(е,е'с) со спектроскопическими факторами дает дополнительные основания для определения

205 соотношения прямого/статистического распада. Признак прямого распада -доминирующее заселение состояний! h в ядре (А-1), Его интенсивность пропорциональна вкладу lp-lh конфигураций в ГР.

Величина прямого распада была найдена равной (32 ±3)% для ядер 58,60 M,64Zrc, что существенно превышает прежние представления. Для всех ядер наблюдаемое распределение интенсивных дырочных переходов соответствует 1 h уровням соответствующих изотопов. Для остаточных ядер 57,59Со интенсивные переходы происходят на основное 1 /7/2 и группу 2s1/2,kj?3/2 (около 3 МэВ) состояний.

10. Каналы протонов и альфа для каждой мультипольности существенно различаются по величине прямого распада. Согласно мультипольной декомпозиции реакций 64Zn(e,e' р,а)на El и Е2(Е0) ГР при передаче импульса q=0.36 Фм"1 и сравнением со статистическими расчетами HF, для El отношение прямого распада а!р ~ 0.5. Отсюда вытекает, что каналы распада аь,ах (Ех <4 МэВ) дают значительный вклад в прямой распад реакции(е,е'а), особенно ГР El. Численные значения для исследованных ядер 58,60 Ni,64 Zn примерно одинаковы. По данным по El и Е2(Е0) ГР для ядра 64Zn в интервале Ех =(20-23) МэВ, где сечения сравниваются с расчетами HF, прямой распад El ГР канала протонов составляет (32±3)%, Е2(Е0) - (21 + 5)%. В реакции (в,е'а) на средних ядрах вклад прямого процесса оценивается - в 15% для El и ~ 10% для Е2(Е0).

11. Из анализа имеющихся данных аналогичных экспериментов (е,е'с) легких ядер впервые определена динамика прямого р - распада: уменьшение доли прямого распада от (90±5)% в 12С, (75±10)% b2SSi к (60±8)% в 40Са и (32±3)% в58,60 Ni,64 Zn. Результаты были подтверждены вычитанием статистической части, полученной расчетом по методу Хаузера-Фешбаха

12. Из аналогичного анализа распада ГР El в реакциях (е,е'р0) и (у,р0) в легких и средних ядрах (12<А<64) впервые сделан вывод о том, что доля переходов на основное состояние р0 уменьшается от ~ 80% в ядре12Сдо 13% в 40 С а и 7% 58,60 Ni. Вклад реакции ]2С(е,е'р1) равен -20%, величина 12С(е,е'ргъ) пренебрежима. В ядре !60 сечения основного и низколежащего (р3) состояний близки по величине, но имеют разную структуру. Общим свойством реакций (е,е' р) для ГР El является подобие формы полного сечения и распада на основное состояние. Тот же вывод может быть сделан для сечений (у, р) и (у,р0 ), а также полного поглощения фотонов (например, для 1 О ).

13. Впервые детектором ДАФНЕ на ускорителе МАМИ Б измерено полное сечение фотопоглощения на ядре3Не в интервале энергий 200-800 МэВ при одновременном измерении сечений на протоне и дейтроне, тем самым значительно были уменьшены систематические ошибки. Прецизионные данные о ат для 1Н,2Н,ъНе позволили на новом уровне интерпретировать различные аспекты механизмов фоторождения в 1-м и 2-м нуклонных резонансах, в частности демпфирование резонансов от А=1 до 3.

14.По данным о сг;о; для 'Я,2Я,3#ебыли вычислены интегральные сечения по области 200-800 МэВ, так и для более тяжелых ядер с А =4 до238. Впервые найдено, что все они совпадают в пределах ошибок измерений, т.е. являются постоянной величиной по всей периодической системе (1 < А < 238), что может быть названо как феноменологическое фотомезонное правило сумм: j<rtotdû) = const ■ А. Интеграл берется от порога mlhr фоторождения по измеренному интервалу 200-800 МэВ; const = (160 ± 7) МэВ-мб. .Интегральное сечение фотопоглощения для дейтрона в области 200-800 МэВ равно 2-м аналогичным сечениям на протоне, откуда вытекает, что этот интервал не дает вклада в

800 т.н. мезонный обменный член, т.е. \(Zap + Ncrn -crA)-deо = 0. Этот факт не согласуется

200 с выводом теоремы Гелл-Мана и др. что вклад мезонных токов К в правило сумм для фотоядерных реакций: ПС = ПС (ТРК) (1+К) происходит из области А - резонанса(~ 150 - 450 МэВ). Фотоядерные и фотомезонные ПС пропорциональны массовому числу А и отличаются только величиной константы.

15. Детектором ДАФНЕ на пучке МАМИ Б в Майнце измерены сечения одиночного и двойного фоторождения на протоне и дейтроне, позволившие стимулировать теоретические расчеты и сделать ряд выводов о механизмах этих реакций.

Впервые были измерены сечения (две из трех) реакций двойного фоторождения пионов на протоне у + р->л+л°п иу + р -» л* к* р. Сечение реакции у + п^л~л°р было также измерено на дейтроне. Разработана оригинальная методика идентификации л° по двум фотонам распада в совпадении с заряженной частицей, сопровождавшаяся симуляцией эффективности регистрации одного и двух я-0 кодом GEANT, применявшаяся и при анализе сечений фотопоглощения. При вычислении сечения реакции у + п -» л~л°р выделение нужных событий проводилось совпадениями 2-х заряженных частиц и одного фотона. Эффективность регистрации я0 определенная кодом GEANT, была 35-50%. Сечения двойного фоторождения пионов в основном формируют 2-ой барионный резонанс, как на протоне, так и на дейтроне. Данные о корреляции лл в конечном состоянии были получены из распределений инвариантных масс. Из них было найдено подтверждение протекания двухступенчатой реакции двойного фоторождения пионов с образованием в промежуточном состоянии А -изобары. Из сравнения с полными сечениями фотопоглощения было установлено, что уменьшение сечения 2-го резонанса на дейтроне, в основном, обусловлено сечением фоторождения я-0.

16. Теоретические предсказания моделей, использующие диаграммы A-KR и А-пион-полюсного, N* —» лА членов, находятся в разумном согласии с экспериментом для реакций двойного фоторождения л+л~ и л°. Что касается реакции у + п л~л°р ,то расчеты с указанными диаграммами сильно отличаются от экспериментальных сечений. Расхождение уменьшается при добавлении диаграммы р -мезон А - КР.

17.Для подготовки дважды поляризационного эксперимента по определению правил сумм ГДХ было необходимо дополнительное оборудование. Группа ИЛИ РАН первой начала и выполнила работу по созданию поляриметра для измерения степени поляризации, падающих на мишень электронов. Физической идеей поляриметра было использование хорошо известного Меллеровского рассеяния электронов. Впервые для создания поляриметра был использован действующий магнитный спектрометр системы мечения фотонов- тэггер. При создании Меллеровского поляриметра симуляцией и тестами был решен ряд методических вопросов. После проведения исследований, важной частью которых было корректное определение и вычитание фона, и введения в действие, он обслуживал все поляризационные измерения, которые были выполнены на детекторе ДАФНЕ.

В заключение, считаю своим приятным долгом поблагодарить всех, с кем готовились и делались эксперименты, результаты которых легли в основу диссертации.

Прежде всего, это коллектив Лаборатории фотоядерных реакций, в котором я работаю много лет. После окончания физфака МГУ, я пришел в лабораторию, которая тогда по соображениям секретности, называлась «эталонной» и руководил ею академик В.И. Векслер. В конце 60-х зав. лабораторией J1.E. Лазарева и академик М.А. Марков оказали большую помощь в приобретении уникального импортного оборудования -магнитного спектрометра электронов и полупроводниковых детекторов, ставших основой для создания в ЛФЯР установки мирового уровня для изучения ядер методом рассеяния электронов. Запуск ее был громадной работой, выражаю большую благодарность сотрудникам группы рассеяния электронов.

Хочу поблагодарить директора Лаборатории ядерных наук Университета Тохоку, Япония профессора Y. Torizuka, принявшего мои предложения о проведении эксперимента рассеяния электронов по изучению динамики мультипольных гигантских резонансов в тяжелых ядрах, и сотрудников лаборатории, вместе с которыми вводилась система сжатия энергии, делались подготовка оборудования эксперимента, измерения и анализ данных.

Искренная благодарность спикеру SFB 201 профессору D. Drechsel, по приглашениям которого я и часть сотрудников группы рассеяния электронов ЛФЯР ИЯИ, работали на ускорителе МАМИ А в Майнце с 1986 по 1989 гг. Большая благодарность директору Института ядерной физики Университета Майнц Германия, профессору X. Эренбергу, профессору Й. Фридриху и Программному Комитету ИЯФ Майнца, одобривших мое предложение о систематическом исследовании динамики возбуждения и распада реакций с совпадениями электронов, протонов и а -частиц в средних ядрах. Эксперимент был сделан совместно с группой К.Т. Knopfle, выражаю им большую благодарность, как и В.П. Лисину из группы ЛФЯР

После того, как в 1989 г. автор был принят в недавно созданную на МАМИ Б А2-коллаборацию, предложив помощь в создании спектрометра КАТС и несколько экспериментов, в том числе поляризационных, а моя инициатива об организации долговременного сотрудничества по межправительственному Соглашению была поддержана Отделением ядерной физики и Президиумом АН СССР, с 1990 г.началась регулярная работа на МАМИ Б в Майнце, к которой я привлек всех сотрудников группы рассеяния электронов. В 1991 г. автор был среди организаторов коллаборации ГДХ, которая поставила своей целью подготовку и проведение измерений Правила Сумм ГДХ в фотопоглощении, а также в одиночном и двойном фоторождении пионов на протоне и дейтроне. В 1992 г. руководителями групп из Майнца, Генуи, Геттингена, Москвы, Тюбингена была создана коллаборация LARA для измерения Комптоновского рассеяния фотонов в широком интервале углов и энергий. В том же году автор обратился к руководителям шести Институтов, образующих коллаборацию ДАФНЕ, с просьбой о приеме в коллаборацию. Согласие было получено, меня также поддержала дирекция ИЯИ. Вначале все сотрудники группы в рамках А2-коллаборации участвовали в измерениях Комптоновского рассеяния на протоне выше порога фоторождения мезонов. Затем с 1993 г. они были распределены по экспериментам, которые готовились и проводились согласно программам этих коллабораций. Часть наиболее значимых из них, как измерения сечений фотопоглощения на протоне и малонуклонных системах, одно- и двух пионных реакций, поляризационные измерения, в области 200-800 МэВ, были выполнены на детекторе ДАФНЕ, созданном в Сакле. Хочу выразить глубокую благодарность сотрудникам группы ДАФНЕ из Сакле во главе с Drs. G. Tamas и G. Audit за большую поддержку и помощь в работе и сотрудникам группы ЛФЯР А.Е. Забродину и И.В. Преображенскому, работавшим с детектором ДАФНЕ.

5.5. Заключение

1. Детектором ДАФНЕ на ускорителе МАМИ Б измерены полные сечения фотопоглощения на 'Я,2Я,3Яе, ядре3Не впервые, в интервале энергий 200-800 МэВ Для вычисления сечений был использован оригинальный метод анализа. Прецизионные данные о ат для 1Н,2Н,3Не позволили на новом уровне интерпретировать различные аспекты механизмов фоторождения в 1-м и 2-м нуклонных резонансах, в частности демпфирование резонансов от А=1 до 3.

2. По данным о сг1о1 для 1Н,2Н,3Небыли вычислены интегральные сечения по области 200-800 МэВ, как и для ядер с А =4 до238. Найдено, что все они совпадают в пределах ошибок измерений, т.е. являются постоянной величиной по всей периодической системе (1 < Л < 238), что может быть названо феноменологическим фотомезонным г правилом сумм: Ja mda = const ■ А; const = (160± 7) МэВ-мб. т,Ьг

3. Интегральное сечение фотопоглощения для дейтрона в области 200-800 МэВ равно 2м соответствующим сечениям на протоне, откуда вытекает, что этот интервал не дает

800 вклада в т.н. мезонный обменный член, т.е. j(Zap + Nan -aA)-dco=0. Этот факт не

200 согласуется с выводом [157]., что вклад мезонных токов К в правило сумм(ПС) для фотоядерных реакций: ПС = ПС(ТРК)(1+К) происходит из области А - резонанса 150 - 450 МэВ). Фотоядерные и фотомезонные ПС пропорциональны массовому числу А и отличаются только величиной константы.

4. Впервые были измерены сечения (две из трех) реакций двойного фоторождения пионов на протоне у + рл+л°п и у + р я-0яг°р. Сечение квазисвободной реакции у + п-+ л~лйр было измерено на дейтроне с более высокой точностью, на порядок по статистике и 2-3 раза по систематике, по сравнению измерением, сделанным ранее, с пузырьковыми камерами. Разработана оригинальная методика идентификации я-0 по двум фотонам распада в совпадении с заряженной частицей, сопровождавшаяся симуляцией эффективности регистрации одного и двух я-0 кодом GEANT, применявшаяся и при анализе сечений фотопоглощения. При вычислении сечения реакции у + п->я~7г°р выделение нужных событий проводилось совпадениями 2-х заряженных частиц и одного фотона. Эффективность регистрации я-0 определенная кодом GEANT, была 35-50%. Сечения двойного фоторождения пионов в основном формируют 2-ой барионный резонанс, как на протоне, так и на дейтроне. Данные о корреляции кк в конечном состоянии были получены из распределений инвариантных масс. Из них было найдено подтверждение протекания двухступенчатой реакции двойного фоторождения пионов с образованием в промежуточном состоянии Л-изобары.

5. Впервые, на МАМИ Б детекторами ДАФНЕ и ТАПС были получены полные сечения одиночного и двойного фоторождения я-0 на протоне и дейтроне. Из сравнения с полными сечениями фотопоглощения было установлено, что уменьшение амплитуды 2-го резонанса в основном обусловлено сечением фоторождения тг°.

6. Теоретические предсказания моделей, использующие диаграммы A -KR и А - пион-полюсного, ТУ* -» яД членов, находятся в разумном согласии с экспериментом для реакций двойного фоторождения 2я°. Что касается реакции у + п —» л~л°р ,то расчеты с указанными диаграммами сильно отличаются от экспериментальных сечений. Расхождение уменьшается при добавлении диаграммы р -мезон А - КР.

7. После возникновения т.н. «спинового кризиса» в конце 80 гг. появился дополнительный интерес к правилу сумм Герасимова-Дрелла-Хирна(ПС ГДХ), которое является аналогом правила сумм Бьеркина в фотонной точке. Для измерений ПС ГДХ в 1991 г. в Бонне была создана коллаборация ГДХ. С момента ее организации началась практическая деятельность по постановке задачи, оценке необходимого времени, подготовке пропозалов. Эксперимент было решено начать в Майнце, где находился ускоритель нового поколения с непрерывным пучком и детектор ДАФНЕ.

8. Для проведения поляризационного эксперимента было необходимо дополнительное оборудование. Группа ИЯИ РАН первой начала и выполнила работу по созданию поляриметра для измерения степени поляризации, падающих на мишень электронов. Физической идеей поляриметра было Меллеровское рассеяние электронов, имевшее хорошо разработанную и подтвержденную экспериментально теорию. Впервые для создания поляриметра был использован действующий магнитный спектрометр системы мечения фотонов- тэггер. Первые поляризационные измерения на протоне были сделаны детектором ДАФНЕ в 1996-97 гг., на дейтроне- в 1997-98 гг. Вначале были получены неполяризованные данные на мишенях с жидким водородом и дейтерием для сравнения со сделанными ранее (п.1), с хорошим согласием между ними. Для вычисления поляризов анных сечений был использован разработанный ранее метод (см.5.1), по алгоритму которого определялись неполяризованные сечения фотопоглощения.

Гл. 6

1. Дж. Левинджер. Фотоядерные реакции, ИЛ, Москва, (1962)

2. A.Bohr and B.R. Mottelson. Nuclear Structure, Benjamin, V.1,2, NY, (1975)

3. B.Berman and S.Fultz. Rev. Mod. Nucl. Phys. 47, 713, (1975). V.V. Varlamov,

4. B.S. Iskhanov, I.N. Boboshin et al. Nuclear spectroscopy database (2007) http//cdfe.sinp.msu.ru

5. M.Goldhaber, E.Teller. Phys. Rev. 74,1046, (1948) H.Steinwedel, J.Jensen, Zs. Naturforsch. A, 5, 413, (1950) K.Okamoto. Prog. Theor. Phys. 15, 75, (1956)

6. J. lassie. Austr. J. Phys.9,407, (1956)

7. D. Wilkinson, Phil. Mag. 1,127,1956 ; D. Brink. Nucl. Phys., 4, 215, (1957)

8. R.Pitthan and Th. Walcher. Phys. Lett.B, 36, 563, (1971)

9. S. Fukuda and Y. Torizuka. Phys. Rev. Lett., 29, 1109, (1972) F.E. Bertrand. Ann. Rev. Nucl. Sci. 26, 457, (1976)

10. D.H.Youngblood, C.M. Rozsa, J.M. Moss, D.R.Brown, and J.D.Bronson. Phys. Rev. Lett. 39, 1188, (1977), Phys.Rev.Lett. 35,552, (1975)

11. B. Dolbilkin, S. Ohsava, Y.Mizuno, Y. Torizuka, T. Saito, K.Saito and T.Terasawa. Res. Rep. Lab. Nucl. Sci., Tohoku University, 13, 34, (1980)

12. D.H. Youngblood, P. Bogucki, J.D. Bronson, U.Garg, Y.W. Lui, and C.M. Rozsa. Phys. Rev., С 23, 1997,(1981)

13. D. Zawischa, J. Speth, and D.Pal. Nucl. Phys. A 311, 445, (1978)

14. B. Dolbilkin, S.Ohsawa, Y.Torizuka, T.Saito, Y. Mizuno, and K.Saito. Phys. Rev. С 25, 2255-2268, (1982)

15. W. Bertozzi, T. Cooper, N. Ensslin et al. Phys. Rev. Lett., 28,1711, (1972)

16. L.S. Cardman, D. Kalinsky, J.R. Legg et al. Nucl. Phys. A 216, 285, (1973)

17. M. Sasao and Y. Torizuka. Phys. Rev. С 15, 217, (1977)

18. W. Mo and Y. Tsai. Rev. Mod. Phys., 41, 205, (1969); L.C.Maximon. Rev. Mod. Phys. 41, 193, (1969)

19. B.C. Долбилкин, Фоторасщепление ядер в области гигантского резонанса, Труды ФИАН 36, 18, (1966)

20. R.Pitthan, F.R. Buskirk, W.A. Houk, and R.W. Moore. Phys. Rev. С 21, 28, (1980)

21. R.Pitthan, F.R. Buskirk, E.B. Dally, J.N. Dyer, and X.K. Maruyama. Phys. Rev. Lett. 34, 848, (1975)

22. RHicks, I. Auer, J. Bergstrom and H.Caplan. Nucl. Phys. A 278, 261, (1977)

23. C.L. Moore, F.RBuskirk, E.B. Dally, J.N. Dyer, X.K. Maruyama and R. Pitthan. Z. Naturforsch.A 31, 668, (1976)

24. A.Nakada, N. Naik, J.Alster, J.B. Bellicard Phys. Rev. Lett, 38, 584, (1977)

25. R. Pitthan, H. Haas, D.H. Meyer, F.R. Buskirk, J.N. Dyer. Phys. Rev. С 19,1251, (1979)

26. R. Pitthan, F.R. Buskirk, E.B. Dally et al. Phys. Rev. С 16, 970, (1977)

27. S. Fukuda and Y. Torizuka. Phys. Lett. В 62, 146, (1976)

28. D.H. Youngblood, P. Bogucki, J.D.Bronson, U.Garg, Y.W. Lui, and C.M. Rozsa. Phys. Rev. С 23,1997,(1981)

29. Y Abgrall, S. Morand, E. Caurier, and B. Grammaticos. Nucl. Phys.A 346, 431, (1980)

30. G.M. Gurevich, L.E. Lazareva, V.M.Mazur, G.V. Soloduchov and B.A. Tulupov. Nucl. Phys. A 273, 326, (1976)

31. R. Pitthan et al. Phys. Rev., С 21,147, (1980)

32. C.C. Chang, F.E.Bertrand, and D.C. Kocher. Phys. Rev. Lett. 34, 221, (1975)

33. B.L.Berman et al. Phys. Rev. С 19, 1205, (1979)

34. M. Danos and W. Greiner. Phys.Rev., В 134, 284, (1964)

35. J.M.Moss, D.R. Brown, D.H. Youngblood, C.M. Rosza, and J.D. Branson. Phys.Rev. С 18,741, (1978)

36. J.F. Ziegler and G.A. Peterson. Phys. Rev. 165, 1337, (1968)

37. T.A. Carey,W.D. Cornelius, N.J. DiGiacomo, J.M.Moss . Phys. Rev. Lett. 45, 239, (1980)

38. H.P. Morsch, M. Rogge, P.Turek, and C. Mayer-Boericke. Phys. Rev.Lett.45,337,(1980)

39. T Yamagata, S. Kishimoto, K. Yuasa et al. Phys. Rev. С 23, 937, (1981)

40. В. Bonin, N. Alamanos, B. Berthier et al Nucl. Phys. A 430, 349, (1984)

41. H.P. Morsch, P.Decowski, M. Rogge et al. Phys. Rev. С 28, 1947, (1983)

42. А. Немашкало, H. Афанасьев, Ю. Владимиров et al, Письма в ЖЭТФ 26, 569-574,(1977)

43. S. Strignari. Phys. Lett. В 108, 232, (1982)

44. H. Miura and Y. Torizuka. Phys. Rev. С 16, 970, (1977)

45. S. Gulkarov. Sov. J. Nucl. Phys.20, 9, (1975)

46. A. Richter. Res. Rep. Lab. Nucl. Sci., Tohoku, 10,195, (1977)

47. B.F. Davis, H. Akimune, A. Bacher et al. Nucl. Phys. A 569, 325-332, (1994)

48. G.S. Adams, T.A. Carey, J.M. Moss et al. Phys. Rev. С 33, 2054-2058, (1986)

49. M. Kimura, Y. Torizuka, K. Shoda et al. NIM 95, 403-411, 1971

50. M. Sugawara, T. Ichinohe, S. Urasawa et al. NIM 153, 343-346, 1978

51. B.S. Dolbilkin, V.I. Korin, L.E. Lazareva, F.A. Nikolaev and V.A. Zapevalov Nucl. Phys. 72, 137-144, (1965);

52. B.C. Долбилкин, B.A. Запевалов, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева и Ф.А. Николаев. Сечениепоглощения у- квантов ядрами .9F,24Mg и 40Са в области энергий 10-30 МэВ. Изв. АН СССР, сер. Физ.,30, 349-358, (1966).

53. B.S. Dolbilkin, V.I. Korin, L.E. Lazareva and F.A. Nikolaev. Nuclear y-ray absorption crosssection of 40Ca in the giant resonance region, Phys. Lett.17, 49, (1965)

54. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева, Ф.А. Николаев, Сечение поглощения у-лучей ядрами серы в области дипольного гигантского резонанса, ЯФ 8,1080-1085,1968

55. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева, Н.В. Линькова, Ф.А. Николаев. Поглощение у-квантов ядрами железа в области гигантскогорезонанса, ЯФ 9, 965-973, (1969)

56. Б.С. Долбилкин, А.И. Исаков, В.И. Корин, Л.Е. Лазарева. Поглощение у-квантов ядрами марганца в области гигантского резонанса, Письма в ЖЭТФ, 10, 365, (1969)

57. B.S. Dolbilkin. Low energy branch of giant dipole resonance in photo- and electronuclear reactions, Proc. XI Int. Sem. EMIN-2006, M, 179-183, (2007)

58. J. Friedrich. NIM 129, 505, (1975)

59. S.Shlomo and D.H. Youngblood. Phys. Rev. С 47, 529-536, (1993)

60. M.M. Sharma, W.T.A. Borghols, S. Brandenburg et al. Phys. Rev. С 38, 2562, (1988)

61. J.P. Blaizot. Phys. Rep., 64,171, (1980)

62. F.E. Bertrand. Nucl. Phys. A 354, 129, (1981)210

63. L.W. Swenson, X.Y. Chen, J. Lisantti et al. Phys. Rev. С 40,246, (1989)

64. A.Erell, J. Alster, J. Lichtensstadt et al. Phys. Rev. С 34,1822,(1986) F.Irom, J.B. Bowman, G.O. Bolme et al. Phys. Rev. С 34, 2231, (1986)

65. J.D. Bowman, E. Lipparini and S. Stringari. Phys. Lett. В 197, 497, (1987)

66. T.D. Ford, J.L. Romero, F.P. Brady et al. Phys. Lett. В. 195, 311, (1987)

67. P. Axel. Phys. Rev. 126, 671-683, (1962)

68. S. Mordechai and F. Moore. Nucl. Phys. A 569,131-140, (1994)

69. J. Bar-Touv and S. Mordechai. Phys. Rev. С 45, 197, (1992)

70. R. Schmidt et al. Phys. Rev. Lett. 70, 1767, (1993)

71. J. Ritman et al. Phys. Rev. Lett. 70, 533, (1993)

72. V. Yu. Ponomarev et al. Nucl. Phys. A 569,333-342, (1994)

73. Т. Aumann et al. Phys. Rev. С 47,1728, (1993)

74. С. A. Bertulani and G. Baur. Phys. Lett. В 174, 23, (1986)

75. J.R.Beene, F.E. Bertrand, D.J. Hören et al. Phys.Rev. С 41,920, (1990)

76. W.J. Liope and P. Braun-Munziger. Phys. Rev. С 41,2644, (1990)

77. Z. Zelazny, J.J. Gaardhoje, A. Maj et al. Nucl. Phys. A 569,1, (1994)

78. J.J. Gaardhoje. Ann. Rev. Nucl. Part. Sei., 42,483-536, (1992)

79. T.Murakami, I.Halpern, D.W. Storm et al. Phys.Rev. С 35, 479-494, (1987)

80. P.Grabmayr, G.J. Wagner, K.T. Knopfle. Phys. Rev. С 34, 322, (1985)

81. M.T. Collins, C.C. Chang, S.L. Tabor. Phys. Rev. 24, 387, (1981)

82. W.E. Kleppinger and J.D. Walecka. The theory of electron scattering coincidence experiments, Ann. Phys., 146, 349, (1983)

83. L.S. Cardman. Nucl. Phys. A 354, 173-192c, (1981)

84. K.A. Snover. Ann.Rev. Nucl. Sei., 545, (1986)

85. H. Herminghaus, A. Feder, K.H. Kaiser et al. NIM A 138, 1, (1976)

86. S. Khan, Т.Н. Kihm, K.T.Knopfle,., B. Dolbilkin, R.L. Kondratiev, V.P. Lisin et al. Direct zerfall von Riesenresonanzen in mittelshweren Kernen, Jahresbericht, Max- Planck- Institut fur Kernphysik, Heidelberg, 60 (1987)

87. S.Khan, Th. Kihm, K.T. Knopfle,., B.S. Dolbilkin, R.L. Kondratiev,V.P. Lisin et al. Coincidence electron scattering in the Giant Resonance region of the nuclear continuum, Physics with MAMI A, Mainz, ed. D. Drechsel and Th. Walcher, 169 (1988).

88. Y. M. Volkov, A.I. Ignat'ev, G.A. Kolomenskii et al. Alpha decay of giant resonances of ss'60Ninuclei. Sov. J. Nucl. Phys., 32, 306-310, (1980)

89. H. Crannel. NIM, 71, 208, (1969)

90. B.Dolbilkin, R.Kondratiev, V.Lisin at al. Direct decay of the Giant Dipole Resonance in ss'60Ni and 64 Zn from (e,e'c) experiments, Z. Phys. A 331, 107-108, (1988)

91. B.S. Dolbilkin. The collective excitations in medium-heavy nuclei at the (e,e'c) experiment.

92. Proc. of the VI Course Int. School of IENP, Italy, ed. S. Costa, G. Orlandini and C. Schaerf,

93. World Scientific, Singapore, 260-276, (1990)

94. B.S. Dolbilkin and V.P. Lisin. Voprosy atom.nauki, ser.phys, 4,147, (1990)

95. B.C. Долбилкин. Распад гигантских резонансов из экспериментов (е,е'с), Труды 7-го семинара. EMIN, Москва, 289-298, (1990)

96. В.S. Dolbilkin. Decay of Giant Resonances in 58Mby(e,e'c) experiments, Proc.VII Course Int. School of IENP, Italy, World Scientific, Singapore, 201-213, (1992)

97. B.S. Dolbilkin. Giant Resonances in 58M'by (e,e'c) experiments, Proc. 8 Sem.EMIN, Moscow, 261-268, (1992)

98. S.C. Fultz, Alvarez, B.L. Berman, and Meyer. Phys.Rev. С 10, 608-619, (1974)

99. R.O. Akyuz and S. Fallieros. Phys. Rev. Lett. 27,1016, (1971)

100. R. Leonardi. Phys. Rev. Lett. 28, 836, (1972).

101. E. Wolynec, W.R. Dodge, R.G. Leicht, and E. Hayward. Electrodisintegration 58,60'62M, Phys. Rev.С 22, 1012-1024, (1980)

102. B.S. Ishkanov, I.M. Kapitonov, I.M. Piskarev et al. Yad. Fiz.ll,-485-491,(1970) Sov. J. Nucl.Phys, 11, 272-275, (1970); B.I. Goryachev, B.S. Ishkhanov, I.M. Kapitonov et al, Yad. Fiz. 10,252-259, (1969)

103. B.C. Cook, R.C. Morrison, and F.H. Schamber. Isospin splitting of the giant dipole resonance in64 Zn, Phys. Rev. Lett. 25, 685- 688, (1970)

104. G.E. Clark, R.C. Morrison, J.E. Baglin. Photoproton cross section and isospin components of the giant resonance in 64 Zn, Nucl. Phys. A. 213, 358-370, (1973)

105. A. Marinov, W.Oelert, S. Copal. Jahres Bericht, Kernforschunganlage Juelich, 20, (1985)

106. P. Martin, J.B. Viano, J.M. Loiseaux et al. Nucl. Phys. A 212, 304, (1973)

107. O. Hansen, J.V. Maher, J.C. Vermeulen et al. Nucl. Phys. A 292, 253, (1977)

108. O. Hansen, M.N. Harakeh, J.V. Maher et al. Nucl. Phys. A 313, 95, (1979)

109. D.G. Owen, E.G. Muirhead, and B.M. Spicer, Nucl. Phys. A 410, 523-531, (1970)

110. R. L. Auble. Nucl. Data Sheets, 20, 327-330, (1977)

111. M.N. Macfarlane and J. B. French. Rev. Mod. Phys.,32, 567-589, (1960)

112. Б.С. Долбилкин, Ш. Канн, Т.Ким и др. Реакция 5&Ni(e,e'a) в области энергий возбуждения 8-25 МэВ, Изв. АН СССР, сер. Физ., 55, 967-970, (1991); Handbook on nuclear activation cross sections, Tech. Rep 156, Int. At. Energy Agency, Vienna, (1974)

113. B.C. Долбилкин, Ш. Кан, Т. Ким, К. Т. Кнопфле и др. Реакция 5SNi(e,e'p) в области энергий возбуждения 10 25 МэВ, Укр. Физ. Журн. 37, 30-33, (1992)

114. Н. Danos and W. Greiner. Phys. Rev. В 138, 876, (1965)

115. Blatt and Weiskopf. Теоретическая ядерная физика, M, (1952) W. Hauser and H. Feshbach. Phys. Rev. 87, 366, (1952)

116. A. Bracco. Nucl. Phys. A 482, 421c, (1988)

117. E. Vogt. Adv. Nucl. Phys. 1,261, (1968)

118. F. Puhlhofer. Nucl. Phys. A 280, 267, (1976)

119. W. Dilg, W. Schantl, H. Vonach, M. Uhl. Nucl. Phys. A 217, 269, (1973)

120. K.Reiner et al. Nucl. Phys. A 472, 1, (1987)

121. A.G. Blair, D.D. Armstrong. Phys. Rev. 151, 930, (1966)

122. J.F. Mateja et al. Phys. Rev. 151, 559, (1966)

123. D.DeAngelis et al. Phys.Rev.Lett.70, 2872, (1993)

124. D.DeAngelis et al. Phys.Rev.C 52, 61, (1995)

125. J.Fritsch et al. Phys.Rev.Lett. 68, 1667, (1993)

126. H.Riedesel et al. Phys. Rev.Lett. 41,377, (1978)

127. G.D'Erasmo et al. Z.Phys.A 299, 41, (1981)

128. L.Meyer-Schutzmeister, R.E. Segel, K. Raghunathan et al. Phys.Rev.C 17, 56-64, (1978)

129. H.J.Lu et al. Phys.Rev.C 33, 1116, (1986)

130. D.H.Youngblood et al. Phys.Rev.C 23, 1997, (1981)

131. S.Shlomo and D.H.Youngblood. Phys.Rev. С 47, 529, (1993)

132. D.H.Youngblood and Y.Lui. Phys.Rev.C 44,1991, (1978)

133. O.A. Румянцев, М.Г. Урин. Парциальные сечения (у,р) реакции с возбуждением Т> - компоненты Е1- гигантского резонанса, Изв. АН СССР, сер. Физ.55, 866, (1991)

134. W.J. O'Connell and S.S. Hanna. Giant El resonance in 60 observed with the reaction }5N(p,y0), Phys.Rev.C 17, 892-902, (1978)

135. R.L. Gulbranson, L.S. Cardman, A. Doron et al, Charge particle decay of the 28Si giant electric dipole resonance, Phys. Rev.C 27,470-481, (1983)

136. V.Gillet, N. Vinh-May. Nucl. Phys. 54, 321, (1964); Н.П. Юдин, Изв. АН СССР, 26, 1222, (1962)

137. Neudachin V.G., Shevchenko V.G. Phys. Lett. 12,18, (1964); B.I. Goryachev, L. Majling, V.G. Neudatchin, B.A. Yuryev. Nucl. Phys.A 93,232, (1967); L.Majling, V.l. Kukulin, Yu. F. Smirnov, Phys. Lett. В 27,487, (1968)

138. K.T. Knopfle et al. Phys. Lett.B 74, 191, (1978)

139. L.A. Terremoto et al. Phys. Rev. С 56,2597, (1997)

140. M. Kohl et al. Phys. Rev. С 57, 3167-3176, (1998)

141. S. Kamerdzhiev, J.Speth, and G.Tertychny. Nucl. Phys. A 624, 328, (1997) Phys.Rev. Lett. 74, 3943, (1995)

142. D.H.Youngblood, H.L. Clark, and Y.W. Lui, Phys.Rev.C 55, 2811, (1997) 139 .J.P. Blaizot. Nucl. Phys. A 649, 61-65c, (1999)

143. S.Strauch. Nucl. Phys. A 649, 85-92c, (1999)

144. H. Diesener, U. Helm, G. Herbert et al. Phys. Rev. Lett. 72, 1994, (1994) Phys. Lett. В 352,201,(1995)

145. M. MacCormick, G. Audit,., B. Dolbilkin, A. Zabrodin et al. Total photoabsorption cross sections for lH,2H and 3#efrom 200 to 800 MeV, Phys.Rev. С 53, 41-49, (1996)

146. M. MacCormick, J. Ahrens, G. Audit,., A. Zabrodin. Phys. Rev. С 55, 1033-1037, (1997)

147. H. Herminghaus, B. Dreher, H. Euteneuer et al. IEEE Trans. Nucl. Sei., 30, 3274, (1983) 145.1. Anthony, J.D. Kellie, S.J. Hall et al. NIM A 301, 103, (1991)

148. G. Audit et al. NIM A 301,473, (1991)

149. A. Braghieri et al. NIM A 343, 623, (1994)

150. H. Genzel, P. Joos, and W. Pfeil, in Photoproduction of Elementary Particles, ed. H. Schopper, Landolt-Bornstein, Springer-Verlag, Berlin, V.8, (1973)

151. Б.С. Долбилкин, A.E. Забродин, Ю. Арене и др. Измерение сечений двойного рождения пионов на нуклонах, препринт ИЯИ РАН, 0934, (1996)

152. Диссертация А.Е. Забродина, Москва, (1997)

153. Т.А. Armstrong et al. Phys. Rev. D 5, 1640, (1972); Nucl. Phys. В 41, 445, (1972)

154. J.H. Koch, E.J. Monitz, N. Ohtsuka. Ann. Phys. 154, 99, (1984)

155. Th. Frommhold, F. Steiper, U. Kneissl et al. Z. Phys. А 350, 249, (1994)

156. N. Bianchi et al. Phys. Lett.B 325, 333, (1994); Phys. Rev. С 54,1688, (1996)

157. R. С. Carrasco and E. Oset. Nucl. Phys. А 536, 445, (1992); А 541, 585, (1992)

158. L. Kondratyuk et al. Nucl. Phys. А 579, 453, (1994)

159. B.S. Dolbilkin. Total photoabsorption at baryon resonance energies, in Proc.Int. Conf. EMIN, Greece, 45-46, (1999);

160. Gell-Man M., Goldberger MX., Thirring W.E. Phys. Rev. 91, 169, (1954)

161. Ahrens et al. Nucl. Phys. A 251,479, (1975)

162. A. Braghieri, L.A. Murphy, J. Ahrens et al. Phys. Lett. В 363,46, (1995)

163. L.Y.Murphy and J.M. Läget Preprint CEA/DaPHNIA/SPhN 96-10

164. J.A. Gomez-Tejedor and E. Oset. Nucl. Phys. A 571, 667, (1994)

165. В.Г. Недорезов, A.A. Туринге, Ю.М. Шатунов. УФН 174, 353, (2004)

166. С. Cetina, P.Heimberg, B.L. Berman. Phys. Rev. С 65, 044622, (2002) ' I.A. Pshenichnov et al. nucl-th/0303070

167. A. Zabrodin, G. Audit, R. Beck et al. Phys. Rev. С 60, 055201

168. К. Ochi, M. Hirata, Т. Takaki. Phys. Rev. С 56, 1472, (1997)

169. F. Carbonara et al. Nuovo Cimento. А 36,219, (1976)

170. В. Krusche et al. Eur. Phys. J. A 6,309, (1999)

171. J. Ashman et al. Phys.Lett. В 206,364, (1988)

172. С.Б. Герасимов. ЯФ 2, 598, (1965); S. Drell and A. Hearn Phys.Rev. Lett, 16, 908, (1966)

173. G. Anton, H. Arends, B.Dolbilkin et al. Proposal to measure GDH- Sum Rule, Bonn, (1992)

174. J. Ahrens, G.Anton, B. Dolbilkin, et al Proposal MAMIA2/2 "Experimental check of the GDH sum rule, Mainz, (1993); J.Ahrens, J. Arends, B.Dolbilkin, V. Lisin, A.Polonski, Proposal

175. Measurement of the photon asymmetry on the proton for neutral and charged pion production in the Д- region", Mainz, (1993)

176. J. Ahrens, G, Anton,., B. Dolbilkin, I. Preobrajensky et al, MAMI proposal "Helicity dependence of single pion photoproduction on the proton", Mainz, (1995)

177. J. Ahrens, G. Anton,., B. Dolbilkin, I. Preobrajensky, et al. MAMI proposal " Helicity dependence of double pion photoproduction on the proton", Mainz, (1995)

178. J.Ahrens, G. Anton,., B. Dolbilkin, I. Preobrajensky, et al. Proposal for an experiment "Helicity dependence of single and double pion photoproduction and the GDH sum rule on the neutron", Mainz, (1997).

179. А.И. Ахиезер и В.Б. Берестецкий, Квантовая электродинамика, Москва, Наука, (1987)

180. J. Ahrens,., В. Dolbilkin, I. Preobrajensky et al. GDH- Collaboration. Status of GDH -experiment at Mainz, Mainz, (1997)

181. A. Zabrodin, G. Audit,., B.Dolbilkin et al, Total cross section measurements of the у + n pn~n° reaction, Phys.Rev. C55, R1617, (1997)

182. M. Ансельмино и др. ЯФ 49, 214, (1989)

183. B.S. Dolbilkin, Remarks to Sum Rules for photoreactions, in Proc. INPC04, 237, (2004) 180.1. Preobrajensky. Dissertation. Mainz. (2001)

184. D. Drechsel and L. Tiator, J. Phys. G 18,449, (1992)

185. O. Hansen et al. Nucl. Phys. A 313, 95, (1979)

186. R.A. Arndt et al. Phys. Rev. С 53, 430, (1996)

187. О. Hanstein. et al. Nucl. Phys. A 632, 561, (1998)

188. O. Hanstein, D,Drechsel and L. Tiator. Nucl. Phys. A 645, 145, (1999)

189. R. 6eck et al. Phys.Rev. С 61, 035204, (2000)

190. Balashov, V.V, Shevchenko V.G, Yudin N.P. Nucl. Phys. 27, 323, (1961)

191. S. Costa, F. Ferrero, C. Manfredotti et al. Nuovo Cimento. B, 51,199, (1967)

192. G.M. Gurevich, L.E. Lazareva, V.M. Mazur, G.V. Soloduchov. Proc. 3 Sem. EMIN, Nauka,1. M, 60, (1976)

193. B.S. Dolbilkin. Low energy-branch of giant dipole resonance in photo- and electronuclear reactions, in Proc. XI Int. Sem. EMIN-2006, M, 179, (2007)

194. S. Semenco. JSNP, 34, 639,1981; E.B. Balbutsev et al. J.Phys. G, 12,185, (1986)

195. S.M. Austin. Nucl. Phys. A 649,279c, (1999)

196. H.Mohr et al. Proc. INPC01, 610, (2002)19418. B.S. Meyer. Ann. Rev. Astron. Astrophys. 32,153, (1994)

197. R.M. Laszevsky. preprint 122, Illinois Univ., USA, (1986)

198. K. Langanke. Nucl.Phys. A 687, 303, (2001); Phys. Rev. Lett. 93, 202501, (2004)

199. B.S. Dolbilkin. Decay modes of multipole giant resonances at light and medium nuclei, Proc. 11 Int. Sem. EMIN-2006, Moscow, 117-130, (2007)

200. Groh J.L., Singhal R.P., Caplan H.S., Dolbilkin B.S. Inelastic electron scattering from I80, Can. J. Phys. 49, 2743-2753, (1971)

201. Katz L. et al. Can. J. Phys. 45, 3721, (1967)

202. Singhal R.P. et al. NIM 73, 237, (1969)

203. Singhal R.P.,Moreira J.R, and Caplan J.S. Phys. Rev. Lett. 24, 73, (1970)

204. Benson H.G. and Irvine J.M. Proc. Phys. Soc. 89, 249, (1966)

205. Rosen M., Raphael R., and Uberall H. Phys. Rev. 163, 927, (1967)

206. Litherland A.E. et al. Nucl. Phys. 44, 220, (1963)

207. Долбилкин B.C., Ратнер B.C. В.И. Векслер и развитие ядерной физики в Советском Союзе. УФН 177, 895-905, (2007)

208. V.V. Miller. Preprint ITEP- 43, (1973)

209. A.B. Батюнин, Б.С. Долбилкин, B.A. Обозный, P.JI. Кондратьев, В.П. Лисин. Расчет трехмагнитной системы формирования пучка для эксперимента по рассеяниюэлектронов на ядрах. ЖТФ 50, 804-807, (1980)

210. Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев, В.П. Лисин, В.П. Корецкий. Измерение магнитных характеристик спектрометра с «магическим углом». ЖТФ 50, 1034-1037, (1980)

211. Dolbilkin B.S., Kondratiev R.L., Lisin V.P., Polonsky A.L. Organization of data collection and electron scattering experiment control. Preprint INR, P-0419, P. 13, (1985)

212. A.B. Батюнин, Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев и В.П. Лисин. Измерение зарядового радиуса ядра углерода. Изв. АН СССР, сер. Физ. 43, 2353-2358, (1979)

213. Dolbilkin B.S., Kondratiev R.L., Lisin V.P., Polonsky A.L. An improved accuracy phase-shift calculation on the amplitudes of electron scattering from nuclei. Preprint INR, P-0509, Moscow, P.30, (1985)

214. Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев, H.H. Костин, В.П. Лисин, В.Н. Пономарев и

215. A.Л. Полонский, Рассеяние электронов на ядре 27А1. Изв. АН СССР, сер. Физ. 45, 188-194, (1981); Б.С. Долбилкин, Р.Л. Кондратьев, Н.Н. Костин, В.П. Лисин,

216. B.Н. Пономарев и А.Л. Полонский. Измерение параметров основного и низколежащих возбужденных состояний ядра27А1. ЯФ 37, 264-270, (1983)

217. Jansen J.A., Peerdeman R.T., de Vries С. Nucl. Phys. A 188, 337, (1972);

218. Szalata Z.M. et al. Phys. Rev. С 15,1200, (1977)

219. Friar J.L. and Negele J.W. Nucl. Phys. A 240, 301, (1975)

220. Singhal R.L.et al. Nucl.Phys. A 279,29, (1977)