Исследование реакций (p, 2p) и (p, pa) при энергии протонов 50 МэВ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАБОТ

1.1. Исследования реакций (р,2р) при промежуточных энергиях протонов.

1.2. Реакции (р,роО при промежуточных энергиях

2. РАСЧЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ РЕАКЦИЙ (р,2р)

2.1. "Ь - матричное приближение

2.2. Поляризация кора.

2.3. Параметризация расчетной модели

2.4. Расчеты для симметричных компланарных (р,2р) реакций

3. МЕТОД ЭФФЕКТИВНОЙ ± - МАТРИЦЫ ДЛЯ АНАЛИЗА

РЕАКЦИЙ (р,роО ПРИ'ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЭНЕРГИЯХ ПРОТОНОВ

3.1. Эффективная -Ь ~ матрица упругого рассеяния.

3.2. Теоретическая модель реакций (р,рсх)

3.3. Расчет функций угловых корреляций в реакциях р/р оО

4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИЙ (р,2р) И (р,ро<) В ПОЛНОЙ ГЕОМЕТРИИ.

4.1. Расчет дифференциальных сечений реакций (р,2р) и (р,роО в полном фазовом пространстве.

4.2. Методика эксперимента

Анализ экспериментальных данных

Полученные в конце шестидесятых годов экспериментальные то тт данные по реакции хсС(р,2р) В при энергии протонов 50 МэВ в течение длительного времени не согласовывались с предсказаниями различных теоретических моделей. Из привлекавшихся для анализа этих экспериментов импульсного приближения, уравнений Фаддеева, модели поляризации кора и других теорий наиболее перспективным оказалось - матричное приближение, развитое в работах Маккарти {Мс ба^кд ). Предложенная им в 1978 году теория /I/, основанная на использовании реалистической нелокальной протон-протонной - матрицы, вместе с учетом процессов поляризации кора, позволила в целом удовлетворительно описать как форму, так и абсолютные значения функций угловых то Т/~ корреляций протонов в реакциях (р,2р) на ядрах х С и 0, однако не дала детального согласия с экспериментом. До настоящего времени ни в одном из теоретических исследований не получено лучшего согласия с экспериментальными данными.

Известные экспериментальные данные по реакциям выбивания кластеров протонами промежуточных энергий (ниже 100 МэВ) не описываются в рамках импульсного приближения. Другие теоретические модели для анализа этих реакций в рассматриваемом диапазоне начальных энергий протонов не привлекались.

Настоящая работа посвящена изучению реакций (р,2р) и (р,роО при энергии 50 МэВ на ядрах и Исследование чувствительности - матричного приближения к значениям параметров искаженных волн и включение в эффективный квази-трехчастичный оператор перехода для (р,2р) реакций виртуальных возбуждений дипольных и квадрупольных резонансов кора позволило получить хорошее согласие с экспериментальными данными.

В работе предлагается на примере реакций (р,роО метод теоретического анализа реакций выбивания кластеров протонами промежуточных энергий. Этот метод основан на использовании эффективной "Ь - матрицы, включающей квазиупругое выбивание валентного сх - кластера и поляризацию кора. Применение этой модели для расчета известных экспериментальных функций угловых корреляций в реакциях (р,р оО дало удовлетворительные результаты.

В продолжение цикла фотоэмульсионных исследований /2,3/ в настоящей работе получены новые экспериментальные данные по реакциям (р,2р) и (р,роО на ядрах ^С, и при энергии протонов 50 МэВ в полном диапазоне изменения кинематических переменных. Результаты расчетов дифференциальных сечений исследуемых реакций в полном фазовом пространстве при использовании значений параметров искаженных волн и констант связи, определенных из анализа компланарных экспериментов, находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными данными.

Работа состоит из четырех глав.

Первая глава посвящена обзору проведенных к настоящему времени экспериментальных и теоретических исследований реакций (р,2р) и (р,рс>0 на ядрах и при промежуточных энергиях протонов.

Во второй главе излагаются основные положения теории нелокальной 1; - матрицы. Рассматриваются вопросы, связанные с определением параметров, используемых при расчетах дифференциальных сечений реакций (р,2р), Здесь также приводятся результаты расчетов для симметричных компланарных (р,2р) экспериментов.

Третья глава посвящена описанию предлагаемого метода эффективной "Ь - матрицы для анализа реакций (р,рсх). При построении этого приближения используется сепарабельное представление квазиупругой нелокальной + - матрицы, параметризация которой производится по данным упругого (р^Не) рассеяния. Приводятся результаты расчетов функций угловых корреляций в реакциях (р,р о() в сравнении с известными экспериментальными данными.

Четвертая глава содержит краткое описание методики фотоэмульсионного эксперимента. В ней приводятся полученные в эксперименте дифференциальные сечения (р,2р) и (р,роО реакций и результаты расчетов в полном фазовом пространстве.

Основные выводы работы сформулированы в заключении.

На защиту выносятся:

- метод эффективной "Ь - матрицы для анализа реакций (р,ро<) при промежуточных энергиях протонов,

- результаты теоретического анализа известных экспериментальных функций угловых корреляций в реакциях (р,2р) и (р,рос),

- результаты экспериментального исследования реакций (р,2р) и (р,роО при энергии протонов 50 МэВ в полном фазовом пространстве и их анализа в рамках метода эффективной "Ь - матрицы.

I. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАБОТ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ то

При исследовании реакций (р,2р) и (р,р<х) на ядрах х С, ^ N и 1б0 под действием протонов с энергией 50 МэВ получены следующие основные результаты.

1. На примере реакций (р,роО предложен новый метод теоретического анализа реакций выбивания кластеров протонами промежуточных энергий, развитый на основе 1: - матричного приближения с искаженными волнами для реакций (р,2р).

Разработанный метод эффективной "Ь - матрицы дает возможность единого подхода при теоретическом анализе реакций выбивания нуклонов и кластеров из легких ядер протонами промежуточных энергий. 3 рамках этого метода эффективный квазитрех-частичный оператор перехода реакции включает процессы квазиупругого выбивания валентного нуклона или кластера и поляризации кора. Применение метода эффективной "Ь - матрицы допускает проведение аналитического интегрирования при вычислении матричного элемента трехчастичной реакции.

2. На примере (р,^Не) рассеяния предложен метод построения эффективной £ - матрицы, описывающей канал квазиупругого рассеяния в реакции (р,р<?0. Параметризация этой нелокальной 1: - матрицы производится по экспериментальным данным упругого (р,^Не) рассеяния.

3. Применение метода эффективной "Ь - матрицы, учитывающей процессы виртуальных возбуждений гигантских дипольных и квад-рупольных резонансов кора,"для анализа реакций (р,2р) и р,рсх) при энергии протонов около 50 МэВ позволяет получить хорошее согласие с экспериментальными данными по этим реакциям в компланарной геометрии. Результаты расчетов свидетельствуют о важности учета эффектов интерференции процессов квазиупругого выбивания и поляризации кора при анализе трехчас-тичных реакций в области промеж/точных энергий протонов. 4. Получены новые экспериментальные данные по реакциям (р,2р) и (р,рсх) при энергии протонов 50 МэВ в полном диапазоне изменения их кинематических переменных. Метод эффективной "t -матрицы при анализе полученных результатов с использованием информации, полученной из компланарных экспериментов, дает удовлетворительное согласие с экспериментальными данными без какой-либо дополнительной параметризации.

Разработанный метод эффективной ~t - матрицы получил практическое применение при планировании и анализе экспериментальных исследований на циклотроне У-240 ИЯИ АН УССР. Основные результаты диссертации опубликованы в работах /104 - III/.

В заключение автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю - кандидату физ.-мат. наук, доценту И.Й.Лощакову за большую идейную и практическую помощь, заведующему кафедрой - доктору физ.-мат. наук, профессору В.И.Остроумову за интерес к работе и ценные замечания, Н.Ф.Войковой за постоянную помощь при проведении вычислительных работ, а также И.А.Вдовину, И.Г.Голикову и А.В.Головину за большую помощь на разных этапах работы.

1. WiifktP.Z, $i<?u*#.4.,jec£a*ihy ZZ. T/ieoicj 0/ (p,Zp) ъеас-tcon at medium епеъдсел. - фкуд. #егп,pp 473-49Z.1. TP

2. Лощаков И.И. Исследование некоторых реакций на ядрах С, ^/V и 1б0 под действием протонов с энергией 50 МэВ: Авто-реф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Л., 1971.

3. Голиков И.Г. Интегральные характеристики ядерных реакций протонов 50 МэВ с ядрами ^N , ^0: Автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Л., 1981. - 14с.

4. Прямые процессы в ядерных реакциях / Пер. с англ. под ред. А.А.Оглоблина. М.:"Атомиздат", 1965. - 360с.5. i&coo jca.-ite'Zincf and nitcteaz ¿¿luciuze. %etr. Mod. tzpp. ///- /4£.

5. Неудачин В.Г., Смирнов Ю.Ф. Нуклонные ассоциации в легких ядрах. М.:"Наука", 1969. - 416с.

6. Бор 0., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. TI / Пер. с англ. под ред. Л.А.Слива. М.:"Мир", 1971. - 456с.8. ßctcoi McttiJ fofj. ßu&M-jftte geartet eng and Пис/га-Z ¿ituctwze./. %е<гг. J/ad. Р/гуЛ., /&УЗ, tr.4? pp. ¿-2/.

7. SheeiSaum Я. Shaken ffitcfecci ъелмАп^жеп? ¿catfezcng.J. Jputui/zee (p2pj г^&с^олг. ¿Р/г^г, fötf,1. W4, -er. e pp. H6-/H10. Icucoí Mai¿¿ TdJ. Qua<$¿arié/i poLahzed proíonj tyluclpp. M7-5M.

8. Me Яопа/с/ Ж7"ke (pZpJ and {ppn) Zeac/¿on¿.~ QIlccÍ. 9кубу /920, v. dpp 4¿3-47?.

9. Яр/'*¿tuquia, ь ¿t/ ¿¿"ЖгР- fíuc/.25. Jé ГАе- 9?UC¿РАул, IT#pp26. eAa.tíetJ¿¿ $eu¿ckman ю их ¿ncn-Zecaé ¿n ¿Áe UA/{p,¿pJ/3¿~ <%uef1. Vv ir. ¿W,pp. £¿>-34.

10. M., <guentct¿$>4 ¿ O//- úcn¿¿ dda-éâ-Cuiy ¿и. ¿ke рч-1р+(г чгас&ои. aé Sfé J/etf31. §ízoée£ УЛгег ¿¿¿jf tnodeé fez fzeéon, -¿пг/сссес/ маевок, ûpi /¡LC. tí. С é,pp. ЛОМ

11. Жго^/сь ^ ^¿^¿ко Ж, Кс>1ок1 ^ ТъГо- ¿¿ер ргоееи оигс1 ¿^¿г^ггс^сои, ¿и,рго ¿си,1. Ии^. Р/р*., /9Щ 34Р; рр.

12. ЯеМУ.З?., ^гею/гг /С. Я. Эъ^г^ше г>/ -¿кг $¿¿4¿о 1 г<?<г тГе УЗаъм- ¿е/г^гл '¿¿¿¿л^^ъ^шм.^' ^саббсъси^. - ¿Г ¿,рр.41. /йгг^ 5? С*7, Колк^ Я.Ъ. Ьбас^сп. ^/тсАбоп ш^/ь ■£иГ0 раг^с/гл си. <гонйпии/*ь, У^АуЛ. Крр. №¿>6- /909.

13. Пасечник М.В. и др. Реакция (р,2р) на ядрах . Изв. АН СССР. Сер.физ., 1981, т.47, с.2160-2162.

14. Вдовин А.И., Кадкин Е.П., Лощаков И.И., Пасечник М.В., Салтыков Л.С. Измерение и анализ угловой корреляции в реакциях (р,2р) на при энергиях налетающих протонов 47 и 70 МэВ. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1983, т.47, с.2219-2223.

15. Лощаков И.И., Остроумов В.И., Садилин А.Е. Реакция (р,2р) на легких ядрах при энергии 50 МэВ. Ядерная физика, 1971, т.14, с.676-681.49. ^-¿¿¿¡г&ё/с /Смгншбеь^ £.JC. QIC&4¿ -¿/¿¿jéca

16. JéO-Мг Vp>2oícн¿ ¿jp ¿с/ркл, ¿H. /¿^hé nuc&c,

17. U UC/J бусЫгоъ faSezadotcf. UC/J lepo té rftëÇ Ï97oJ pp. 4254. gíiiKH.J.g. daJ. У iéuJ^ ¿U (fipot) iea¿¿¿c a¿ £6.0, ïf.O&nJ Jé.fjfetf Mjtf.; /9?£t tf.-J/f/; pp 44û-4f£.1. Ои.55. ^ У/мгап^ -£% р-о/ ¿и, -Лг.^^. 2/. 37, рр. 399-4*/.

18. Бойков В.В., Вельберг Б.В., Лощаков И.И., Остроумов В.И.1. Т/Г тр

19. Реакция °0(р,рсО С при энергии протонов 50 МэВ. -Ядерная физика, 1972, т.16, с.901-904.57. Л Л ¿¿а/. у 4к€ /ёО(рро()а^ШМеТГ ¿гУ/^рр.

20. Вильдермут К., Тан Я. Единая теория ядра/ Пер. с англ. под ред. Ю.Ф. Смирнова. М.: "Мир", 1980. - 504 с.62. я^/бебе^ь ¿рес/ъ£>4сорсс ^аск&и ^Ъеьь {кс (р,р^) геаббс'ри- аЛ /90 Мс^¿>н /р~ ¿к&Ы 977/С/^ ГР

21. Я Л а/. ТА* (Х^ ахЛ а/и^/ш 4/^с/илс Цис/. V. рр. г/764. ^аск Ж Я>^/сг/ес/и&Рг. ¿¿ма/^и'465. £k&i<ii 9t.$.y ^оыФ.ЧУ uí&dó. ¿yupu/u ¿tpp CCt,éao¿a>¿¿OK¿ fol ju¿U¿jfz¿¿ eiccjéet JcKo¿Jcou--é bt&c¿¿o*4.

22. Голованова Н.Ф., Ибраева И.Т., Неудачин В.Г. Эффекты искажений в микроскопической теории выбивания нуклониых кластеров быстрыми адронами. Ядерная физика, 1983, т. 37, с.883-890.

23. Бюклинг Е., Каянти К. Кинематика элементарных частиц / Пер. с англ. под ред. Г.И.Копылова. М.: "Мир", 1975. - 344 с.

24. Яа^тси, CCd. ¿U. -éítu^ic and ¿¡sié/ajéic6~0j/¿ VfzoionA 'z6 '6¿>. #luc¿. S96Z2T.J9?;pp, U 1-М/.

25. JCím, eé ¿J. -££¿oíé¿c Me VpteéeuJ fatu. ■ M/Va*tt/ fíccc£. <9éi * rt, pp. 3í-4f

26. Омегой. tZM.da/. Síu-ЖгА g>f ¿k0/ó¿¿¿ufoen, ZOcuiJ oój/t ^Г1С /é?J pp. 9/4.75. $4е/>кеи4ои. /егнгЛ &JU. 4¡ull ¿jfjfecü ¿H. Jcwckeu-t teacÚcnJ. 'Pkjp, ¿r1. VT- /¿Vt?

27. Элтон Д. Размеры ядер / Пер. с англ. под ред. И.В.Фалом-кина. М.: Изд-во иностр. лит-ры., 1962. - 159с.

28. Бояркина А.Н. Структура ядер 1р оболочки. М.: МГУ, 1973. - 64с.

29. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование / Пер. с англ. под ред.М.Л.Быховского. М.: "Мир", 1975.- 536с.79. ^¿г&м.в e,é ¿d. p-yvííeAéi^üJici^ -í ajeoZiSüJj ¿é&éej ik. ¿k¿,£tzóé¿c псссйои, ¿¿аМши.^ -^гыы,80. /¿trence £ <p2ac¿¿ca/ éktey ¿^ ¿k

30. Никитиу Ф. Фазовый анализ в физике ядерных взаимодействий /Пер. с рум. под ред. В.3.Сердюка.- М.:"Мир", 1983.-416с.82. -J. e¿а/. а/р>кь< jcaM&u^- ¿W /9?3, i/.^Щ pp

31. QoJdez ¿éa/. ЛсаЛйл*^ ¿^pz¿éo¿tj ¿yш/ oauJ^A. jf/^s. ^ ¿r C/%pp.

32. Жри.^арг/1 (9z<?¿! ¿¿¿¿¿ote №e¿t¿cobeH*£td ¿шл/ркмс*U

33. ZOcdpl ¿J-ffJ/e tf- /9?f, tr.d/f; p>p>. /9<?S-~ Z¿>¿>¿>.

34. Mc&imíJ ¿U. c/aaße алуА jee/гш íUtda>ud<p¿¿^ реъиг pzoüj-t. 4//с ¿Z&jéc Jca&c^ty. U¿<¿-¿ex> a*u¿ fú¿>J/etC - /Щ гС^Ш,91. êéeîz ¿Ж.г/ а/. ¿¿14/ce p?zt>/cK JcaM&iMf /¿¿»^ ^1.. ike <jfs>zztfa>zo¿ du&cùcn. <z¿ ¿00, ¿¿¿¿¿J fûû J/e- /977.,

35. Cfabht&blûùH. ß ei a/. -éxp¿i¿)>ne¿t¿4 -usi/k 3/f-y0/eZ/* pcés^zed pzoûnJ. T -¿¿AJ/IC jeadfatty ¿y dompùx nuoôu. ÇAjfj. £ггГ., ií.рэр>, /¿íT9-/¿/£93. ^^¿¿¿М / а/, (р/'/-М) г ¿а. ¿¿¿с ¿г/ 350бЫ, /050 анЛ //50 у^г 2Г гК ¿УЗ,рр 224.

36. Мс С^кр ¿Ригм^ Я./, ¿¿упр/г ы&Л^кс

37. О^ Пи с йог ¿¿¿гес.£ ¡^¿^¿^¿¿ои. рг#<?е44£4. - ^¿^95. ^¿игса Мс/к^/гр с^ть/р^с иУагЪ^ тЫгмсЛ/а^г а/рАсь- -рал&сйб. - ^¿^1. Д" С/о, рр. /04А

38. Беляева Т.JI. и др. Программа С/Я/УИ?? для расчета сечений реакций со сложными частицами методом искаженных волн с конечным радиусом взаимодействия. М.: МГУ, 1981. - 148с.

39. Вдовин А.И., Голиков И.Г., Лощаков И.И. Реакцияр,2р)^С при энергии протонов 50 МэВ. Тез. докл. XXXI Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. - Л.: "Наука", 1981, с.338.

40. Вдовин А.И., Голиков И.Г., Лощаков И.И. Анализ реакциипри средних энергиях. см. /104/, с.339.

41. Вдовин А.И., Голиков И.Г., Лощаков И.И. Чувствительность "t матричного приближения в реакциях (р,2р) к параметрам искаженных волн. - Тез. докл. XXXIII Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. - Л.: "Наука", 1983, с.436.

42. Вдовин А.И., Голиков И.Г., Лощаков И.И. Реакция *2С(р,2р)^В при энергии протонов 50 МэВ. Я§, 1984, т.39, с.532-537.

43. Вдовин.А.И., Голиков И.Г., Лощаков И.И. (р,2р)13С реакция при энергии 50 МэВ. Я3>, 1984, т.39, с.1321 -1322.

44. Вдовин А.И., Голиков И.Г., Лощаков И.И., Остроумов В.И. Реакции (р,роО на ядрах ^N и при Ер = 50 МэВ. -Тез. докл. ХХХ1У Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Л.: "Наука", 1984, с.313.

45. Вдовин А.Й., Голиков И.Г., Головин A.B., Лощаков И.Pi. Описание (р,рХ) реакций при промежуточных энергиях протонов на основе эффективной ~Ь матрицы. - см. /109/, с.440.

46. Документы о внедрении I стр.

47. ОРДЕНА ЛЕН1ИЛ . ОРДЕНА ЛЕНИНА

48. АКАДЕМ1Я НАУК УКРАТНСЬКОТ PCP АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР1НСТИТУТ фШм ИНСТИТУТ

49. ЯДЕРНИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ ^ЦР ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ252650 КиГв-28, ДСП, пр, Науки, 119 252650 Киев-28, ГСП, пр. Науки, 119

50. Телеграфний — КнТв-28, «Протон» Телеграфный — Киев-28, «Протон»

51. Телефони: 63-99-54, 63-99-911. На №' В1Д 1«*%

52. Об использовании результатов В Специализированный Советдиссертации Вдовина А.И., ° Ленинградского политехническогом.н.с. ЛПИ им. М.И. Кали- института им. М.И. Калинина нина. . . ' { :Эta s

53. Сообщаю Вам, что основные результаты, полученные в исследованиях мл. научного сотрудника ЛПИ им. М.И. Калинина

54. КНФ. Зам. 6-3082—10 00Г 1977.