Изучение анализирующих способностей реакций dd→pX и d12C→pX при промежуточных энергиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4859495

1-2011-111

На правах рукописи УДК 539.171.917

КИСЕЛЕВ Антон Сергеевич

ИЗУЧЕНИЕ АНАЛИЗИРУЮЩИХ СПОСОБНОСТЕЙ РЕАКЦИЙ М->рХИ йпС -> рХ ПРИ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЭНЕРГИЯХ

Специальность: 01.04.16 — физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 О НОЯ 2011

Дубна 2011

4859495

Работа выполнена в Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Владимир Петрович

ЛАДЫГИН

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Юрий Анатольевич

профессор ПАНЕБРАТЦЕВ

кандидат физико-математических наук Александр Альбертович

ЕРШОВ

Ведущее научно-исследовательское учреждение: Институт ядерных исследований РАН (г. Москва).

Защита состоится "_"_ 2011 г. в "_" часов на заседании

диссертационного совета Д. 720.001.02 в Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований, г. Дубна Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛФВЭ ОИЯИ. Автореферат разослан "_"_2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета / А В.А.Арефьев

кандидат физико-математических наук, ' ' старший научный сотрудник

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Ядерные реакции с участием дейтронов традиционно используются для изучения нуклон-нуклонного взаимодействия при промежуточных и высоких энергиях, а так же структуры легких ядер на малых межнуклонных расстояниях. Спиновая структура легких ядер широко исследовалась в течение последних десятилетий с использованием как электромагнитных, так и адронных пробников. Одной из основных задач этих исследований при промежуточных и высоких энергиях являлось получение информации о высокоимпульсных компонентах легких ядер с целью изучения проявления релятивистских эффектов и ненуклонных степеней свободы. Реакции dp^pd, dd->plH, d 3№ р 'Не являются простейшими процессами с большой передачей импульса и поэтому могут использоваться как инструмент для изучения структуры легких ядер. В рамках модели однонуклонного обмена (ОНО), поляризационные характеристики данных реакций чувствительны к спиновой структуре легких ядер. Изучение реакции dA^ypX вблизи порога развала дейтрона позволяет, с одной стороны, достигнуть минимальных межнуклонных расстояний в дейтроне при данной начальной энергии, и, с другой стороны, исследовать взаимодействие в конечном состоянии для системы X. Использование в качестве мишени ядра А позволяет достигнуть меньших межнуклонных расстояний, чем в случае взаимодействия дейтронов с водородом. Поляризационные наблюдаемые данной реакции, в частности, тензорная анализирующая способность Г20, чувствительна к отношению D/S волн в дейтроне. На настоящий момент не существует теории, которая может объяснить поляризационные наблюдаемые для реакции дейтрон-протонного рассеяния назад и инклюзивного развала дейтрона одновременно.

Реакции передачи одного или нескольких нуклонов используются в качестве инструмента для получения астрофизических ¿'-факторов. Реакции с передачей одного нуклона, широко использовались для изучения структуры

1

стабильных ядер. Анализ таких реакций определяет передачу углового момента, которая дает информацию о спине и четности конечного состояния. Чувствительность сечения для однонуклонных компонент позволяет получить спектроскопические факторы. Эти наблюдаемые могут использоваться для вычисления заселенности одночастичных орбиталей в ядрах.

Таким образом, получение новых поляризационных данных для реакций d d р X и d 12С -> р |3С, чувствительных к спиновой структуре дейтрона и углерода, представляют огромную важность.

Целью работы являлось измерение энергетической зависимости тензорной анализирующий способности Г20 для реакций d d р X и d пС-*р "С при энергиях Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°, а также измерение угловой зависимости векторной Ау и тензорных Ayv, Axs и АХ1 анализирующих способностей реакции d ,2С -> р "с при Тл = 270 МэВ и углах от 6 до 18 градусов с лабораторной системе при энергии 270.

Научная новизна работы.

1. Впервые получены высокоточные данные по тензорной анализирующей способности Т20 реакций d d -> ръН и d d -> р X при начальных энергиях дейтрона Г, = 140,200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0".

2. Впервые получены данные по тензорной анализирующей способности Г,0 реакции d "С -» р "С' при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0'. Тензорная анализирующая способность Т10 принимает отрицательные значения как для каналов с возбуждением ядерных уровней "С, так и для области континуума.

3. Впервые получены данные по векторной Ау и тензорным Луу, Ах< и Ах; анализирующим способностям реакции d 12С -> р 13с' при Т, = 270 МэВ и углах детектирования протона от 6 до 18 градусов в лабораторной системе.

Научно-практическая значимость работы.

Полученные результаты по анализирующим способностям реакций dd^pX и d ,2С-»р "С при Т„ = 140, 200 и 270 МэВ расширяют экспериментальный материал и дают новую информацию, необходимую для развития теоретических моделей описания трехнуклонных систем и дейтрона на малых межнуклонных расстояниях, а также понимания механизмов рассмотренных реакций.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в журналах "The European Physical Journal Special Topics", "International Journal of Modern Physics А", "Ядерная физика". Результаты докладывались на ряде международных конференций и семинаров, в том числе: на VII-ом и 1Х-ом рабочих совещаниях по релятивистской ядерной физике "Relativistic Nuclear Physics: from Hundreds of MeV to TeV" (Модра-Гармония, Словакия, 2006; Стара Лесна, Словакия, 2009); на международной конференции "Симметрии и спин" SPIN-Praha-2007 (Прага, Чехия, 2007); на XVIII-ом международном симпозиуме по проблемам физики высоких энергий ISHEPP (Дубна, 2006); на международном симпозиуме FM50 (Токио, Япония, 2007); на XIX-ой международной конференции по малочастичным системам FB19 (Бонн, Германия, 2009); на ХП-ом и ХШ-ом международных конференциях по спиновой физике "Workshop on High Energy Spin Physics"CAy6Ha, 2007, 2009); на IX-ой, Х-ой, XI-ой, и XII-ой научных конференциях молодых ученых и специалистов ОИЯИ (Дубна, 2005-2008 гг.). Основные результаты диссертационной работы опубликованы в работах [1-18].

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 94 страницы, включая 18 таблиц, 36 рисунков и список литературы из 109 наименований.

Автор защищает

1. Процедуру и результаты измерения тензорной анализирующей способности Т2а реакций d d ръН и rf rf -> р X при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.

2. Процедуру и результаты измерения тензорной анализирующей способности Т20 реакции d пС -> р "С' при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.

3. Процедуру и результаты измерения векторной Ау и тензорным А„, Аа и Аа анализирующим способностям реакции d |2С -> р "С' при Тд = 270 МэВ и углах детектирования протона от 6 до 18 градусов в лабораторной системе.

Содержание диссертации Введение посвящено обзору экспериментальных и теоретических работ по анализу нуклон-дейтронного и дейтрон-ядерного взаимодействий. В нем обоснована актуальность диссертации, её научная новизна и практическая значимость, приведено краткое содержание работы по главам.

В первой главе приведена общая схема для измерения поляризационных наблюдаемых на ускорительном комплексе RIKEN, описаны использованное экспериментальное оборудование, организация электроники считывания и работа триггера.

В первом разделе описывается общая схема по измерению векторной Аг и тензорных , Аа и Axz анализирующих способностей реакций d d -> р X и d "С-> р X при энергиях 140, 200 и 270 МэВ на ускорительном комплексе RARF (RIKEN Accelerator Research Facility). Поляризованный дейтронный пучок обеспечивался источником поляризованных ионов (ИПИ). Поляризация дейтронного пучка измерялась двумя поляриметрами (SWPOL и DroomPOL). Интенсивность пучка, которая измерялась с помощью чаши Фарадея, варьировалась от 1 до 120 нА в зависимости от угла детектирования. Живое время системы сбора данных составляло более 80%. Рассеянные частицы

4

детектировались дрейфовыми камерами, расположенными перед 3-мя сцинтилляционными счетчиками. Идентификация частиц основывалась на анализе времени пролета частиц и ионизационных потерь в пластических сцинтилляционных детекторах. Импульс и угол вылета частицы восстанавливался по информации из дрейфовых камер и оптической матрицы спектрометра.

Scattering

Рис. 1. Схема спектрометра SMART, SWPOL - поляриметр, PQ1, PQ2 и PQ3 - квадрупольные магниты, PD1 и PD2 - дипольные магниты, FP1 и FP2 - первая и вторая фокальная плоскость, MWDC - многопроволочная дрейфовая камера.

Во втором разделе описывается источник поляризованных ионов. В эксперименте использовались четыре моды поляризации: неполяризованная, чисто векторная, чисто тензорная и смешанная мода (М=0,1,2,3). Измеренные значения поляризации составляли от 46% до 85% от максимально возможных.

В третьем разделе описываются поляриметры для измерения поляризации дейтронного пучка. Первый поляриметр (DroomPOL) использовался для постоянного мониторирования поляризации. Второй поляриметр (SWPOL) измерял поляризацию до и после каждого изменения угла падения поляризованного дейтронного пучка на мишень. Процесс измерения поляризации пучка основывался на измерении асимметрии в упругом dp рассеянии под углом, где величины тензорной и векторной анализирующих

способностей имеют большие значения. Поляризация дейтронного пучка вычислялась методом усреднения значений из SWPOL и Droom поляриметров.

Перед усреднением поляризация, измеренная Droom поляриметром, была скорректирована на релятивистское вращение спина магнитными элементами канала.

В четвертом разделе описывается метод получения значений поляризации дейтронного пучка. Определение значений поляризации пучка осуществлялось из числа полученных полезных событий и известных величин анализирующих способностей реакции упругого dp рассеяния.

В пятом разделе описывается спектрометр SMART (Swinger and Magnetic Analyzer with a Rotator and a Twister), при помощи магнитной системы которого выполнялись измерения импульсов рассеянных частиц. Эскиз спектрометра SMART с детектирующей аппаратурой представлен на рис. 1.

Требуемый угол падения пучка поляризованных дейтронов на мишень настраивался при помощи вращения SWINGER магнита вокруг оси пучка. Рассеянные частицы проходили через квадрупольные и дипольные магниты, расположенные в Q-Q-D-Q-D конфигурации. Рассеянные протоны регистрировались в угловом диапазоне от 0° до ~20° в лабораторной системе соответственно. Ограничения на углы вылета частиц были обусловлены магнитной жесткостью оптической системы.

В пятом разделе первой главы описана процедура детектирования частиц. Для определения траекторий рассеянных частиц использовалась информация многопроволочных дрейфовых камер.

В шестом разделе кратко описывается электроника и схема триггера.

Во второй главе описана процедура выделения полезных событий и получения анализирующих способностей реакций d d -> р 3# и d d^> р X при Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния (Г.

Первый раздел посвящен идентификации протонов, которая была основана на анализе энергетических потерь в пластических сцинтилляционных детекторах, а также на информации о времени пролета частицы между мишенью и точкой регистрации.

Рис. 2. Корреляция амплитуд сигналов в двух сцинтилляционных счетчиках AMPI и АМР2 и AMPI и АМРЗ.

юоо - ; ;

вш - ; ; IJ

еоо - i ; ! !

«ю - : : гее - ! !

„ , г i ........

о 500 1 000 1500 2000

TDRF

Рис. 3. Время-пролетный спектр для случая регистрации протонов

Вторичная частица (протон) считалась идентифицированной, если выполнялись следующие условия. Во-первых, частица должна была регистрироваться всеми тремя сцинтилляционными детекторами и амплитуды сигналов AMPI, АМР2 и АМРЗ должны быть скоррелированы. Вторым условием являлось ограничение на время пролета. Расстояние от места расположения мишени до фокальной плоскости FP-2 составляло 17 метров, что было достаточным для разделения частиц разного сорта с одинаковым импульсом. На рис. 2 показаны корреляции амплитуд АМР1-АМР2 и АМР1-АМРЗ для случая регистрации протона при энергии 270 МэВ. Так как система сбора записывала данные из двух банчей ускорителя, то полезные события накапливались в двух пиках. Выделение протонов по времени пролета показано на рис. 3.

Во втором разделе описана процедура восстановления углов рассеяния. Угол падения пучка изменялся вращением SWINGER магнита. Угол вылета частиц восстанавливался по информации из дрейфовых камер и параметрам

7

оптической матрицы спектрометра SMART. Каждая настройка угла SWINGER магнита соответствует определенному интервалу углов вылета частиц. При угле поворота SWINGER магнита на 0° выделялись события удовлетворяющие условию вст < 1.4".

В третьем разделе описана процедура получения полезных событий для реакций d d -> р 1Н и d d р X. Эффект на дейтерии был получен путем CD2 - С вычитания энергетических спектров для каждой моды поляризации ИПИ. Для этой цели строились спектры по энергии возбуждения для зарегистрированных протонов на CD2 и С мишенях. Полученные таким образом спектры по энергии возбуждения для CD2 и С мишеней в случае регистрации протона приведены на рис. 5. Открытые и заштрихованные гистограммы слева означают спектры, полученные на CD2 и углероде соответственно.

- 10 -5 0 5 10

Ех, MeV

Рис. 4. Энергетические спектры протонов, полученные на дейтерированном полиэтилене(С£>2) и углероде(С) при угле рассеяния 0° для энергии 200 МэВ. Открытая гистограмма соответствует эффекту на С02 мишени, пик при Ех=0 МэВ соответствует бинарной реакции с/ d -> р 3#, область в районе Ех=7 МэВ представляет собой реакции развала дейтрона d d -> р X ; штрихованная гистограмма - эффекту на углероде.

Г

В четвертом разделе описано получение анализирующих способностей для реакций 2 ¡1 -> р 3Я и 2 <1р X, которые были получены из асимметрии полезных событий для разных мод ИПИ и поляризации дейтронного пучка.

В третьей главе описана процедура анализа экспериментальных данных и выделения полезных событий для реакций 3 пС р |3С при энергиях Тс1 = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°, а так же при энергии Тй = 270 МэВ и в диапазоне угла рассеяния протона от 4° до 18° в лабораторной системе. Первый раздел посвящен отбору полезных событий для реакций с! 12С р "С.

N

6000

5000 4000 3000 2000 1000 0

0.5 0.505 0.51 0.515 0.52 0.525 0.53

Р, GeV/c

Рис. 5. Импульсный спектр протонов для реакции 2 "С -» р 13С' при энергии 140 МэВ и угле рассеяния 0°. Пики соответствуют уровням ядерного возбуждения "С.

Также как и для реакций d d -> р 3Я и dd^pX, идентификация вторичных частиц определялась по анализу энергетических потерь в пластических сцинтилляционных детекторах, информации о времени пролета между мишенью и точкой регистрации. С одной стороны, частица должна была регистрироваться всеми тремя сцинтилляционными детекторами и амплитуды сигналов AMPI, АМР2 и АМРЗ должны быть скоррелированы. С другой стороны, условием являлось ограничение на время пролета. Импульс и угол

вылета частиц восстанавливались по информации из многопроволочных дрейфовых камер и параметров оптической матрицы спектрометра SMART.

Во втором разделе описано определение уровней ядерного возбуждения углерода для реакций d пС-> р "С", для чего использовались импульсные спектры. Экспериментальные данные сравнивались с расчетами полученными из кинематики (см. рис. 5).

В третьем разделе описано получение анализирующих способностей для реакции d "С -> р ,3С'.

В первом пункте третьего раздела описано получение анализирующей способности Т20 для реакции d ,2С->р "с" при Т„ = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.

Во втором пункте третьего раздела описано получение анализирующих способностей для реакции d |2С -> р 13С' при Г, = 270 МэВ и угловом диапазоне рассеяния протона от 4° до 18° в лабораторной системе.

В четвертой главе представлены результаты по энергетической зависимости тензорной анализирующий способности Г20 для реакций dd-^pX

и d "С р "С при Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°, а также по угловой зависимости векторной Ау и тензорных Aty, А„ и Ах: анализирующих способностей реакции d |2С-> р ,3С при Г, = 270 МэВ. Полученные поляризационные наблюдаемые сравниваются с предсказаниями модели ОНО и результатами, полученными при более низких энергиях.

В первом разделе описано приближение модели однонуклонного обмена, в рамках которого тензорные анализирующие способности реакции d d -> р 3# при промежуточных энергиях чуствительны к отношению D/S компонент волновых функций гН и дейтрона.

Во втором разделе представлены результаты по анализирующим способностям реакций d d р 3Н и d d-> р X при Td = 140, 200 и 270 МэВ и

угле рассеяния 0я, которые сравниваются с расчетами, основанными на механизме однонуклонного обмена.

Результаты по тензорной анализирующей способности Т20 для реакции

d d -» гН р с регистрацией протона под углом 180' в с.ц.м представлены на рис. 6. сплошными треугольниками. Ошибки являются среднеквадратичными от систематических и статистических ошибок. Систематические ошибки обусловлены точностью определения поляризации пучка. Сплошные и пунктирные линии - результаты расчетов, выполненных в рамках модели ОНО с использованием волновых функций дейтрона и трехчастичного связанного состояния, которые получены для CD-Бонн и парижского нукпон-нуклонных потенциалов соответственно. Знак Г20 отрицателен, что свидетельствует о чувствительности к отношению D/S волн в дейтроне. На этом же рисунке показаны данные, полученные для реакций d d -> 3Я р и d d -> }Неп с регистрацией 3Н и гНе (для 0"). Положительный знак Т1й соответствует знаку отношения D/S волн в трехчастичной связанной системе.

0.5

о

-0.5 -1

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Ed, GeV

Рис 6. Экспериментальные результаты по тензорной анализирующей способности Т20 реакций d d -» 2Н р (треугольные символы: под углом 180° в с.ц.м, открытые символы -под углом 0°) и d d -> 3Неп (символы-звезды) при энергиях дейтрона Ed = 140, 200 и 270 МэВ. Сплошные и пунктирные линии - результаты расчетов, выполненных в рамках модели ОНО, которые получены для CD-Бонн и парижского нуклон-нуклонных потенциалов.

Результаты для тензорной анализирующей способности Г20 для бинарной реакции и реакций развала дейтрона в ¡¡й - взаимодействии представлены на рис. 7. В рамках достигнутой экспериментальной точности значения Т20 не отличаются для области, где существенен вклад каналов й с! р й п и

с1 ¿1 —> р р п п.

Рис. 7. Экспериментальные результаты для тензорной анализирующей способности Т2о реакций d d р 3Н (треугольные символы) и d d р X (открытые символы и звезды) при энергиях дейтрона Та = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°. Сплошные и пунктирные линии - результаты расчетов, выполненных в рамках модели ОНО, которые получены для CD-Бонн и парижского нуклон-нуклонных потенциалов соответственно.

В третьем разделе представлены результаты по анализирующей способности Г20 для d "С -> р |3С при Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0". На рис. 8 представлены экспериментальные данные тензорной анализирующей способности Г20 при Tä = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0° для d ,2С -> р l3C(g.i.) - круглые символы, для d 12С -> р "С' (3.089 МэВ) -квадратные символы, для d ]2С -> р ,3С'(3.6845,3.854 МэВ) - треугольные символы. Величины Т20 уменьшаются с увеличением начальной энергиях дейтрона. Тензорная анализирующая способность Т10 совпадает для каналов d пС -> р "С'(3.089 МэВ) и d "Ср |3С'(3.6845, 3.854 МэВ). Знак Т10 для каналов с образованием l3C(g.j.) и |3С* отрицателен, что говорит о чувствительности к

12

спиновой структуре дейтрона. Это может быть обусловлено тем, что кинематика данных реакций близка к кинематике ф- упругого рассеяния назад.

Тго 0 * • ■ Л -3|гс -З'!с -Зас ->Р13СЙ..!) -> р "с* (3.089 МеУ) -> р "с" (3.6845+3.854 МеУ)

-0.2 • А Ш

-0.4 • «

-0.6

100 150 200 250 300

Т„, МеУ

Рис. 8. Экспериментальные результаты для тензорной анализирующей способности Т2о реакции 2 пС р |3С(#.я.) (круглые символы) и реакции 2 "С р 13С° (квадратные символы - первый уровень ядерного возбуждения |3С, треугольные - сумма второго и третьего уровня соответственно) при энергиях дейтрона Та = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.

9|аЬ(«®Э) 0|аЬ<^Э)

Рис. 9. Угловые зависимости векторной Ау и тензорных Л)у, Ахх, анализирующих

способностей реакций 2 пС -> р "С" (£..$.) (круглые символы) и с/ 12С р |3С" (треугольные символы) при энергии 270 МэВ.

В четвертом разделе представлены результаты угловых зависимостей анализирующих способностей реакций 2 "С ->,р "С* при Тл = 270 МэВ. Данные по угловой зависимости векторной Ау и тензорных Ая, Аа и Ах1 анализирующих способностей реакций 2 пС -> р и 2 пС-> р "С* при

энергии 270 МэВ и углах детектирования протона от 6° до 18° в лабораторной системе показаны на рис. 9. Круглые символы соответствуют реакции 2 |2с -> р |3С(#..у.), а треугольные символы реакции 2 пС-> Р |3С*(3.089,3.6845,3.854 МэВ). Из рисунков видно, что при малых углах векторная Ау анализирующая способность для 2 |2С -»р |3С(г.5.) - имеет положительный знак, а для 2 |2С->/> пС' - отрицательный. В то время как тензорная Л„ способность для этих реакций - отрицательна, Ауу и Л„ -положительны. На рис. 10 представлено сравнение данных по анализирующим способностям Ау, Ауу, Л„ и Л„ для реакции 2 "Ср "С(г^) и <1 р^рё полученные при энергии 270 МэВ в зависимости угла рассеяния в с.ц.м. Так как реакция 2 "С р "С^л.) изучалась в кинематике близкой к кинематике ф -упругого рассеяния, то сравнение анализирующих способностей может дать информацию о механизме реакции и о чувствительности к структуре ядер "С и "С. Знак векторной анализирующей способности Ау для двух реакций -противоположен, что может говорить о различии спин-орбитального взаимодействия для случая ¿р- и с111С- взаимодействий. Тензорная анализирующая способность А„ ведет себя похожим образом для двух реакций. Она имеет положительную величину, что говорит о чувствительности к спиновой структуре дейтрона. Тензорная анализирующая способность Л„ для реакции 2 пС -> р 13С(£л.) имеет большие отрицательные величины. С другой стороны Л„(180°) - положительна. Таким образом Аа реакции 2 аС н> р 'лС(£..у.) имеет гораздо более сильную угловую зависимость чем реакции йр- упругого рассеяния, что так же отражает чувствительность к структуре ядер 12С и |3С.

Знак тензорной анализирующей способности Лх_ как для реакции 2 |2С-> р 13С(£х), так и для реакции <1 р-> р11 - положителен.

А

А

0.2

-0.4

0.8

0.6

УУ 0.4

0.2

О 0.5

0

-0.5

XX

хг

-1

-1.5 1 0.8 0.6 0.4 0.2

155

□ □ □

□ □

I

*

. I

160

165

170

175

п #

. I

180 0сш. £,е9

Рис. 10. Угловая зависимость анализирующих способностей реакций 3 ,2С-> р '3C'(g.s.) (круглые символы) и с! р—> р с/ (открытые символы) при энергии 270 МэВ.

В заключении сформулированы основные выводы диссертации:

1. Впервые получены высокоточные данные по тензорной анализирующей способности Т20 реакций d d -> ръН и d d -> р X при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0'. Экспериментальные данные по Т20 свидетельствуют о ее чувствительности к спиновой структуре дейтрона. Отрицательный знак величины тензорной анализирующей способности Г20 реакциях d rf р 3Н и dd^> р X отражает знак отношения D/S компонент волновой функции дейтрона. Значения тензорной анализирующей способности в реакции d р X совпадают в пределах достигнутой точности для области, где существенен вклад каналов d d pd п и d d -»р рпп соответственно.

2. Впервые получены данные по тензорной анализирующей способности Т21! реакции d пС->р "С* при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0*. Тензорная анализирующая способность Т2а принимает отрицательные значения как для каналов с возбуждением ядерных уровней 13С, так и для области континуума.

3. Впервые получены данные по векторной Ау и тензорным А)у, Ахх и Ахг

анализирующим способностям реакции d ,2С р "С' при Td = 270 МэВ и углах детектирования протона от 6 до 18 градусов в лабораторной системе. Тензорные анализирующие способности Aty и Ахг ведут себя похожим образом как для реакции d [2С р "C(g.s.), так и для dp-упругого рассеяния. Они имеют положительную величину, что говорит о чувствительности к спиновой структуре дейтрона. Векторная Ау и тензорная Аа анализирующие способности для реакции d "С р nC(g.s.) имеют большие отрицательные величины. Экспериментальные данные по А„ и Аа реакции cl "С р nC(g.s.) имеют гораздо более сильную угловую зависимость, чем для реакции dp-упругого рассеяния, что отражает чувствительность к структуре ядер 12С и "С.

Литература

[1] Kiselev A. S. et al. Analyzing powers in the "С(3,рУгС reaction at the energy Td = 270 MeV // Eur. Phys. Journal Special Topics. 2008. Vol. 162. Pp. 143-146.

[2] Kurilkin A. AT., ... , Kiselev A. S. et al. The angular distributions of the vector Ay and

tensor Aiy, Aa, Ax. analyzing powers in the dd-^Hp and dd-^Hen reactions at Ed = 200 and 270 MeV // Int. Journal of Modern Physics A. 2009. Vol. 24. Pp. 526-529.

[3] ЯнекМ., ... , Киселев А. С. и др. Статус исследования спиновой структуры d, 'Н, и 1Не в ЛВЭ с использованием поляризованных и неполяризованных дейтронных пучков // Физика Атомного Ядра. 2008. Т. 71. С. 1495-1501.

[4] Ladygin V. Р., ... , Kiselev A. S. et al. Short-range correlations studies in collisions of polarized nuclei at Nuclotron-M // EPJ Web of Conferences. 2010. P.04004.

[5] Ladygin V. P., ... , Kiselev A. S. et al. Analyzing powers in the dd-^Иеп^Нр) reactions at intermediate energies // AIP Conf. Proc. 2008. Vol. 1011. P. 235.

[6] Janek M......Kiselev A. S. et al. Status of light nuclei spin structure investigation at

VBLHE // RNP: From Hundres of MeV to TeV. 2007. Pp. 119-133.

[7] Kiselev A. S. et al. Measurements of the Ayy, Axx, Ax: and Ay analyzing powers in the

nC(d,p)"C' reaction at the energy Г, =270 MeV // Proc. of the XIII Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (DSPIN-09). 2010. Pp. 217-220.

[8] Kiselev A. S. et al. The tensor analyzing power T:„ for the l2C(d,p)"C and d(d,p)X reactions at the energies Td = 140, 200 and 270 MeV and emission angle Q„, = 0° // Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics: Proc. of the XVIII Intern. Baldin Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, 25-30 September 2006. Vol. 2. 2008. Pp. 377-382.

[9] Kiselev A. S. et al. Vector and tensor analyzing powers in the nC(d,p)"C' reaction at energy Td = 270 MeV // Proc. of the XII Advanced Research Workshop on High Energy

Spin Physics (DSPIN-07). 2008. Pp. 276-279.

[10] Киселев А. С. и др. Взаимодействие поляризованных дейтронов с углеродом при энергии 270 МэВ // Девятая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ : Материалы IX-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 31 января - 6 февраля, 2005г, С. 299-302.

[11] Киселев А. С. и др. Тензорная анализирующая способность Т2„ в реакциях ¿'гС—> рХ и dd —> рХ при энергиях 140, 200 и 270 МэВ под нулевым углом // Десятая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ : Материалы Х-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 6-10 февраля, 2006г, С. 230-233.

[12] Kiselev A. S. et al. Measurements of the tensor analyzing power Г20 for the nC(d,p)"C' and d(d,p)X reactions at the energies Td = 140, 200 and 270 MeV and emmision angle 0cm = 0/1 Одиннадцатая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ: Материалы XI-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 5-9 февраля, 2007г. 2007. С. 115-118.

[13] Kiselev A. S. et al. The angular dependences of the vector and tensor analyzing powers in the uC(d,p)uC' reaction at energy Td =270 MeV //Двенадцатая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ : Материалы XII-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 4-8 февраля, 2008г. 2008. С. 203-206.

[14] Ladygin V. Р., ..., Kiselev A. S. el al. Recent results from JINR-VBLHE on spin effects in few-nucleon systems. II Czech. J. Phys. 2007. Vol. 56. Pp. F135-F150.

[15] Ladygin V. P., ... , Kiselev A. S. et al. Study of 2N and 3N short-range correlations at Nuclotron-M // Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics: Proc. of the XIX International Baldin Seminar On High Energy Physics Problems, Dubna, 29 September - 4 October, 2008. Vol. 2. 2008. Pp. 67-73.

[16] Kurilkin A. K„ ..., Kiselev A. S. et al. Study of light nuclei spin structure from p(d,p)d, 'He(d,p)*He and d(d,pfH reactions//Proc. of the XIII Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (DSP1N-09). 2010. Pp. 235-238.

[17] Kurilkin A. K......Kiselev A. S. et al. Analyzing powers Ayy, A„, Aa and Ay in the

dd-SHp and dd-SHen reactions at Ed =200 and 270 MeV // Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics: Proc. of the XIX International Baldin Seminar On High Energy Physics Problems, Dubna, 29 September - 4 October, 2008. Vol. 2. 2008. Pp. 40-45.

[18] Kurilkin A. K„ ... , Kiselev A. S. et al. Study of Light Nuclei Spin Structure from (d,p) and (d,3He) Reactions // RNP: From Hundres of MeV to TeV. 2010. Pp. 54-63.

Получено 31 октября 2011 г.

Отпечатано методом прямого репродуцирования с оригинала, предоставленного автором.

Подписано в печать 01.11.2011. Формат 60 х 90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,31. Уч.-изд. л. 1,05. Тираж 230 экз. Заказ № 57470.

Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований 141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6. E-mail: publish@jinr.ru www.jinr.ru/publish/

Введение.

Глава 1. Постановка эксперимента на ускорительном комплексе RIKEN.

1.1. Общая схема измерения.

1.2. Источник поляризованных ионов.

1.3. Поляриметры.

1.4. Поляризация дейтронного пучка.

1.5. Спектрометр SMART.

1.6. Детектирование частиц.

1.7. Триггер.

Глава 2. Получение анализирующих способностей реакций d d р Зн и d d р х при Td = 140,200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.

2.1. Идентификация протонов.

2.2. Углы рассеяния.

2.3. Процедура CD2 - С вычитания.

2.4. Получение анализирующих способностей для реакций d d ->р3Н и dd->pX.

Глава 3. Получение анализирующих способностей реакций d 12С р 13с

3.1. Отбор полезных событий для реакций д. 12С -» р 13С.

3.2. Определение уровней ядерного возбуждения углерода для реакций

13С*.

3.3. Получение анализирующих способностей.

3.3.1 Получение анализирующей способности Т20 для реакции с1 иС р 13С* при Та = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.

3.3.2 Получение угловой зависимости анализирующих способностей для реакции г/ 12С р 13С* при Та = 270 МэВ.

Глава 4. Результаты.

4.1 Однонуклонный> обмен.5СЬ

4.2 Анализирующие способности реакций* й<1 ргН иг/ d р X при

Тл = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°

4.3 Анализирующие способности Г20 для д 12С-> р 13С при Та = 140, и 270 МэВ и угле рассеяния 0°.58,

4.4 Угловые зависимости анализирующих способностей реакций апС^р ,3С* при Тл = 270 МэВ.

Ядерные реакции с участием дейтронов традиционно используются для изучения нуклон-нуклонного взаимодействия при промежуточных и высоких энергиях, а так же структуры легких ядер на малых межнуклонных расстояниях.

Спиновая структура легких ядер широко исследовалась в течение последних десятилетий с использованием как электромагнитных, так и адронных пробников. Одной из основных задач этих исследований при промежуточных и высоких энергиях являлось получение информации о высокоимпульсных компонентах легких ядер с целью изучения проявления релятивистских эффектов и ненуклонных степеней свободы. Более детальное изучение структуры легких ядер в процессах с большими передачами импульсов к одиночному нуклону может обеспечить получение важной информации о природе и свойствах ядерных сил, действующих между конституентами ядер, что в свою очередь' позволит сделать выбор между различными моделями этих сил.

Трехнуклонная (ЗТУ) система является простейшим нетривиальным случаем, когда в присутствии дополнительного нуклона может проверяться качество различных моделей NN взаимодействия.

Развитие точной техники решения уравнений Фадцеева для ЗМ системы дает возможность сравнивать предсказания различных моделей NN взаимодействия с экспериментальными данными на новом уровне точности. С другой стороны, эффекты ядерной среды, параметризированные в форме 57У-потенциала, также могут быть точно включены в вычисления.

Уже в упругом Ш рассеянии [1, 2] существуют серьезные разногласия между измеряемыми величинами и теоретическими предсказаниями, основанными на использовании только ТУА^-потенциалов.

Даже дифференциальное сечение не может быть объяснено в рамках подхода Фаддеева без рассмотрения трехнуклонных сил (ЗNF) [3], когда во взаимодействии участвуют все три нуклона.

Несмотря на очевидный прогресс в понимании проблемы описания структур трехнуклонных систем, достигнутый в последние годы, а также полученный богатый экспериментальный материал, многочисленные трудности все еще остаются. Вычисления на основе нерелятивистских уравнений Фаддеева [4, 5] для трехчастичного связанного состояния предсказывают, что главными компонентами 2Не основного состояния является пространственно симметричное ^-состояние, для которого спин 3Не определяется спином нейтрона, а два протона образуют синглет и В-состояние, для которого направление спинов всех трех нуклонов противоположно полному моменту ядра. При малых внутренних импульсах доминирует при больших - & компонента. Одной из причин различия между теоретическими и экспериментальными данными является пренебрежение трехчастичными силами [6; 7], которые зависят от квантовых чисел всех трех нуклонов одновременно.

Структура легких ядер интенсивно исследуется в последние несколько десятилетий с помощью как электромагнитных [8, 9], так и адронных пробников [10]. В частности, существенное количество экспериментальных данных, посвященных исследованию спиновой структуры легких ядер на малых межнуклонных расстояниях, было накоплено в течение последних лет [11].

Реакции ф-> рй [12], а ъНер АНе [13] или а ъНе-^Нес1 [14] являются простейшими процессами с большой передачей импульса и поэтому могут использоваться как инструмент для изучения структуры дейтрона и 3Не, и механизма их взаимодействия на малых межнуклонных расстояниях. В рамках приближения однонуклонного обмена (ОНО) поляризационные характеристики вышеупомянутых реакций определены отношениями .О/З-компонент волновых функций этих ядер.

Данные по тензорной анализирующей способности Т20 в реакции упругого дейтрон-протонного рассеяния назад, dp^>pd [12, 15] демонстрируют некоторые несоответствия с теоретическими расчетами, выполненными в рамках ОНО. Экспериментальные данные по тензорной анализирующей способности Т20 в реакции упругого электрон-протонного рассеяния, полученные в JLab [20], и данные по Т20 для инклюзивного развала дейтрона[21, 22] могут быть объяснены структурными функциями дейтрона. Однако, как показано на рисунке В.1, данные по Т20 в реакции упругого дейтрон-протонного рассеяния назад демонстрируют необъяснимые структуры в интервале значений внутреннего импульса к~ 0.3-0.5 ГэВ/с, где доминирует D-волна. На данный момент нет какой-либо теории, которая может объяснить поляризационные наблюдаемые для реакции дейтрон-протонного рассеяния назад и инклюзивного развала дейтрона одновременно. Но можно предположить, что за разницу между наблюдаемыми этих реакций отвечают дополнительные компоненты в дейтроне и/или механизмы реакций [11].

Для другой реакции, d 3Нё -» р 4Не, были поляризованы как пучок, так и мишень [13, 19]. Все результаты свидетельствуют о чувствительности поляризационных наблюдаемых к спиновой структуре дейтрона. Например, тензорная анализирующая способность Т20 для реакций dppd, dp-> рХ и d3He рАНе имеет большую отрицательную величину, отражая тем самым знак отношения D/S компонент волновых функций дейтрона.

Что касается спиновой структуры трехнуклонного связанного состояния, то экспериментальных данных на настоящий момент получено немного. Так в RIKEN измерена тензорная анализирующая способность Т20 упругого d 3Не рассеяния назад при энергиях Td = 140, 200 и 270 МэВ [14]. Установлено, что ее знак положительный и согласуется со знаком отношения D/S компонент волновых функций 3Яе [23].

Реакции развала 3Не в квазиупругой кинематике в первом приближении также описываются механизмом ОНО, и следовательно, поляризационные наблюдаемые этого процесса могут быть чувствительны к спиновой структуре 3Не. Реакции развала 3Не(р,2р)Х и 2Не(р,рп)Х в квазиупругой кинематике исследовались на ускорителе ТЕГОМР при энергиях пучка протонов 200 МэВ [23] и 290 МэВ [24]. В последнем эксперименте для реакций 3Нё(р,2р)Х и 3Не(р,рп)Х, были измерены спиновые наблюдаемые Ап0, А0п и Апп вплоть до величины переданного импульса #«190 МэВ/с и 80 МэВ/с соответственно. Анализ данных этих экспериментов свидетельствует, что анализирующие способности 'Лп0, А0п и Ат близки к результатам, полученным в рамках импульсного приближения для первой реакции, тогда как для второй имеется явное расхождение с теоретическими предсказаниями. Те же наблюдаемые были измерены при энергии протонов 197 МэВ на ШСБ [25] вплоть до ц «400 МэВ/с . Наблюдалось, что нейтрон и протон при нулевом импульсе нуклона в 3Не имели поляризацию соответственно Рп » 0.98 и Рр «-0.16, что хорошо согласуется с Фаддеевскими вычислениями [4, 5, 26]. Однако при больших импульсах наблюдалось расхождение, которое может быть связано как с теоретическими неопределенностями, так и с эффектами перерассеяния.

Таким образом, несмотря на чувствительность поляризационных наблюдаемых вышеупомянутых реакций к спиновой структуре легких ядер, отличие от предсказаний модели импульсного приближения, использующей стандартные волновые функции дейтрона гНе и наблюдается уже при относительно малых внутренних импульсах -200 МэВ/с. Такое отличие может быть связано как с неадекватным описанием спиновой структуры легких ядер на малых расстояниях, так и с вкладом механизмов, дополнительных к ОНО. В частности, может быть неполно описана спиновая структура трехнуклонных сил [3], когда все три нуклона вовлечены во взаимодействие. В этом отношении новые экспериментальные данные, чувствительные к спиновой структуре дейтрона и 3Не имеют большую важность.

Эксперимент R308n по измерению тензорных анализирующих способностей А)у, А^ и А^ реакций dd^Hen и dd^Hp при промежуточных энергиях был предложен для выполнения на ускорительном комплексе RIKEN [27]. Модель ОНО предсказывает, что данные наблюдаемые чувствительны к спиновой структуре ъНе и дейтрона до внутренних импульсов «600 МэВ/с и -400 МэВ/с, соответственно, при начальной энергии дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ.

Реакция развала дейтрона, d А -»р X [28], в импульсном приближении так же относится к реакциям ОНО и является одним из способов получения информации о структуре дейтрона. Поляризационные наблюдаемые данной реакции, в частности, тензорная анализирующая способность Т20, чувствительна к отношению D/S волн в дейтроне.

Изучение реакции d А -»р X вблизи порога развала дейтрона позволяет, с одной стороны, достигнуть минимальных межнуклонных расстояний в дейтроне при' данной начальной энергии, и, с другой стороны, исследовать взаимодействие в конечном состоянии для системы X. Использование в качестве мишени ядра А позволяет достигнуть меньших межнуклонных расстояний, чем в случае взаимодействия дейтронов с водородом.

Интерес к экспериментальному и теоретическому изучению реакций передачи одного или нескольких нуклонов сильно вырос в последние годы за счет возможности получения информации, важной для астрофизики [2932]. Прямое измерение реакций захвата при энергиях, интересных для астрофизики, в некоторых случаях, практически невозможно из-за низкого выхода реакции, особенно, если захват включает экзотические ядра. Альтернативные косвенные методы, такие как метод асимптотического нормировочного коэффициента (ANC), основанный на анализе реакции развала [33] или реакции передачи [29], используются в качестве инструмента для получения астрофизических ¿»-факторов. Преимущество косвенного подхода связано с тем, что реакции передачи и реакции развала могут быть измерены при более высоких энергиях, где сечения значительно больше. На самом деле, сравнивая DWBA-вычисления (DWBA - борновское приближение с искаженными волнами или метод искаженных волн) с экспериментальными угловыми распределениям можно определить спектроскопические факторы.

Однако, как теория первого порядка, метод искаженных волн основывается на предположении, что передача происходит за один шаг из основного состояния начальной системы непосредственно в одно из состояний ядра на выходе. В рамках этого подхода сечение передачи пропорционально произведению спектроскопических факторов переданной частицы вначале и конце передачи.

Таким образом, если одна из спектроскопических амплитуд известна, то другие могут быть получены путем сравнения DWBA-вычисления с экспериментальными угловыми распределениями [34].

Реакции с передачей одного нуклона, широко использовались для изучения структуры стабильных ядер [35]. Анализ таких реакций определяет передачу углового момента [36], которая дает информацию о спине и четности конечного состояния.

Чувствительность сечения для однонуклонных компонент позволяет получить спектроскопические факторы. Эти наблюдаемые могут использоваться для вычисления заселенности одночастичных орбиталей в ядрах [36].

Благодаря последним достижениям в создании радиоактивных пучков и детектировании легких заряженных частиц, реакции передачи теперь могут быть использованы для исследования одночастичной структуры экзотических ядер. Экспериментальные программы по изучению реакций передачи с радиоактивными пучками были инициированы несколькими группами [37, 38, 40]. Совсем недавно, реакции выбивания [40] стали использовать как инструмент для получения спектроскопических факторов для слабосвязанных ядер. Последние данные [40, 41, 42] показывают целесообразность измерения спектроскопических факторов в экзотических ядрах.

Анализ реакций передачи наиболее часто опирается на метод искаженных волн [36]. В этом методе есть ряд неопределенностей, связанных с (а) чувствительностью к параметрам оптической модели, (б) чувствительностью к одночастичным параметрам и (в) предположениями заключенными в самом Б\\ША формализме.

Чувствительность сечений к параметрам- оптической модели в подходе 0\УВА исследовалась для реакций й 12С -> р 13С и р ,3С -> п пС в энергетическом диапазоне от 12 до 60 МэВ [43]. В работе [35], потенциалы для дейтронного и протонного каналов были получены из глобальных • параметризаций. Было показано, что это приводит к уменьшению неопределенности измеренных спектроскопических факторов как функции энергии налетающей частицы. Минимальная неопределенность разброса; была получена с помощью адиабатических потенциалов для дейтроного канала при учете возможности развала дейтрона в подходе, предложенным Джонсоном и Сопером [44].

Среднее значение спектроскопического фактора для*перехода между основными состояниями с1 12С-> р 13С и р 13С п |2С реакций между 12 и 60 МэВ оказалась равна 0,61 ± 0,09 [43]. Это результат хорошо согласуется с предсказаниями более современных расчетов оболочечной модели;Коэна и Курата для /^-оболочки [45].

Это можно рассматривать как указание на то, что вычисления;,, аналогичные методу искаженных волн, но при использовании адиабатических потенциалов дейтрона, дают хорошее описание (Жр) и (р,п) реакций.

Реакции срыва типа (с/,/?) уже давно используются для изучения однонуклонной структуры в ядрах [47]. В частности, метод искаженных волн используется для определения орбитального углового момента и спектроскопических факторов конкретных состояний в ядре отдачи. Однако, Б\УВА-расчеты часто не согласуются с данными, если не использовать радиальный форм-фактор или какой-нибудь другой подобный механизм. Ранее было показано, что необходим учет эффекта развала дейтрона для описания (с1,р) реакций срыва [47-49]. Этим объясняются специальные поправки, включенные в Б\УВА. Адиабатическая модель Джонсона и Сопера [44, 47], которая включает в себя эффекты развала дейтрона приближенным способом переопределения искаженной волны дейтрона, оказывается в значительно лучшем соглашении с экспериментальными данными по сравнению с обычным DWBA. Эта модель применима для (¿/,/?) реакций с широким спектром мишеней при энергиях налетающего дейтрона 20-55 МэВ.

Хотя адиабатическая модель оказалась удивительно успешной, она содержит ряд упрощающих предположений. Прежде всего это пренебрежение энергией возбуждения дейтрона. В работе Остена [50]. были разработаны более точные формулировки развала дейтрона, использующие метод связанных каналов в дискретном континууме (СБСС). Эти расчеты обеспечили очень хорошее описание углового распределения упругого рассеяния дейтрона и показали, что адиабатическое приближение находится в хорошем согласии с более точными расчетами для упругого канала.

Данный метод (СБСС) также был использован при моделировании эффекта развала дейтрона в реакциях срыва в рамках метода связанных каналов в Борновском приближении (ССВА) [50, 51]. Это показало, что адиабатическая модель для развала дейтрона в реакции срыва менее точна, чем другие расчеты. Одной из таких моделей является трехчастичная модель реакции с участием налетающего дейтрона [51], часто применяемая для описания реакций срыва [52]. В этой модели используются относительные координаты ядра мишени, и двух нуклонов (захватываемой частицы и детектируемой). В работе [53] используются вычисления в рамках связанных каналов в дискретном континууме (CDCC) [51]. Результаты были получены путем решения AGS уравнений (Alt, Grassberger, Sandhas [54, 55, 56]) для упругого рассеяния реакций передачи и реакций развала, в которых трехчастичная динамика играет доминирующую роль. Был получен ряд наблюдаемых характеристик, используя динамические модели, основанные на нуклон-ядерных оптических потенциалах как зависящих, так и независящих от энергии [57] и реалистичных нейтрон-протонных {пр) потенциалов, таких как CD-Бонн [58]. Кроме того, был представлен точный вывод альтернативного набора уравнений, которые могут служить основой для дальнейших исследований по улучшению приближенных методов в теории ядерных реакций.

Дейтрон-ядерные трехчастичные модели, в том числе срыв или захват, уже изучались в прошлом в рамках AGS-уравнений [59, 60], но эти вычисления были значительно упрощены. В большинстве случаев использовалось сепарабельное взаимодействие между частицами и не учитывалось кулоновское взаимодействие между ними. Эта ситуация изменилась в связи с прогрессом в описании протон-дейтроного упругого рассеяния и развала дейтрона[61-64], где кулоновское отталкивание полностью включено, используя методы экранирования и перенормировки [65-68] с использованием современных реалистичных нуклон-нуклонных потенциалов. Эта модель была применена к трехчастичным ядерным реакциям для проверки точности СВСС метода [69] и сходимости многократного рассеяния в рамках приближения Глаубера [70] и искаженных волн в импульсном приближении (DWIA) [71], которые являются стандартными для описания ядерных реакций.

В работе [69] был сделан вывод, что CDCC действительно более надежный метод расчета сечения дейтрон-ядерного упругого рассеяния и реакции развала дейтрона, но этот метод не дал достаточно точного решения для трехчастичной задачи реакций передачи и развала таких как пВ + р.

Некоторые из моделей взаимодействий в работе [53] и в CDCC вычислений формально идентичны, но вместо решения уравнения трехчастичного решения уравнения Шредингера в координатном пространстве в терминах собственных состояний для данного гамильтониана, в [53] решается AGS уравнения в импульсном представлении, что приводит к хорошо сходящемуся решению трехчастичной задачи для всех исследуемых реакций (в том числе и d пС —» р 13С).

В работе [53] было представлено сравнение некоторых подходов динамической модели. Таких как: а) не зависящее от энергии и б) полностью энергозависящее взаимодействия. Поскольку, модель "Не зависящей от энергии оптических потенциалов" (далее: модель 1) имеет более выраженную часть, отвечающую за поглощение, чем модель "зависящей от энергии оптических потенциалов" (далее: модель 2) из-за большего влияния мнимой части оптического потенциала на сечение упругого рассеяния, была предложена «гибридная» модель, которая должна была улучшить описание данных.

Для d+A рассеяния, результаты модели "гибридного" оптического потенциала, показаны штрихпунктирной линией на рис. В.1., сравниваются с экспериментальными данными из [72]. сплошные линии), особенно при больших углах. Также на рис. В.2 представлены результаты расчетов для реакции с1 |2С-> р 13С, используя Б\\ГВА для перехода в основное состояние 13С и ССВА для перехода на 1/2+ и 5/2+ ядерные уровни возбуждения [72]. В то время как В\\ПЗА-вычисление лучше описывает данные при малых углах по сравнению с гибридной моделью, при больших углах обе модели дают плохое описание. Для реакций перехода в 1/2+ и 5/2+ ядерные уровни возбуждения углерода 13С, обе модели (ССВА и гибридная модель) описывают одинаково плохо.

Результаты расчетов показывают, что реакции передачи и реакции с обменом заряда при малых углах нечувствительны к выбранной модели, в отличии от сечения упругого рассеяния, которое чувствительно к выбору энергозависимого оптического потенциала взаимодействия.

Обычно в реакциях таких как дейтронное (с1) рассеяние на стабильном ядре (А) пренебрегают спиновыми степенями свободы. В таких случаях- можно вычислить только неполяризованные сечения, которые в основном чувствительны к центральной части нуклон-ядерного оптического потенциала. Однако, существуют экспериментальные данные для поляризационных наблюдаемых, которые зависят также и от спин-орбитальной части оптического потенциала [73]. 1

Целью данной диссертационной работы являлось измерение энергетической! зависимости тензорной анализирующий способности Т20 для реакций 3 г/ -» р X и 3 пС р 13С при энергиях Тй = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°, а также измерение угловой зависимости векторной Ау и тензорных А>у, А^ и А^ анализирующих способностей реакции 3 12С->р 13С при Та = 270 МэВ и углах от 6 до 18 градусов с лабораторной системе при энергии 270 МэВ на ускорительном комплексе ЮКЕИ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения.

Заключение

В рамках данной работы были получены следующие основные результаты.

1. Впервые получены высокоточные данные по тензорной анализирующей способности Г20 реакций d dр3Н и d d р X при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°. Экспериментальные данные по Т20 свидетельствуют о ее чувствительности к спиновой структуре дейтрона. Отрицательный знак величины тензорной анализирующей способности Т20 реакциях d d р 3Н и d d -» р X отражает знак отношения D/S компонент волновой функции дейтрона. Значение тензорной анализирующей способности Т20 в реакции d d р X совпадают в пределах достигнутой точности для области, где существенен вклад каналов d d pdn и d d р р пп соответственно.

2. Впервые получены данные по тензорной анализирующей способности Т20 реакции d 12С -» р 13С* при начальных энергиях дейтрона Td = 140, 200 и 270 МэВ и угле рассеяния 0°. Тензорная анализирующая способность Т20 принимает отрицательные значения как для каналов с возбуждением ядерных уровней 13С, так и для области континуума.

3. Впервые получены данные по векторной Ау и тензорным А>у, Аа и

Ах. анализирующим способностям реакции dnC^> р 13С* при Td = 270 МэВ и углах детектирования протона от 6 до 18 градусов в лабораторной системе. Тензорные анализирующие способности А)у и ведут себя похожим образом как для реакции d пС р ,3C(g.s.), так и для dp-упругого рассеяния. Они имеют положительную величину, что говорит о чувствительности к спиновой структуре дейтрона. Векторная Ау и тензорная А^ анализирующие способности для реакции d пС -> р X3C(g.s.) имеют большие отрицательные величины.

Экспериментальные данные по Ау и А^ реакции d пС -» р nC(g.s.) имеют гораздо более сильную угловую зависимость, чем для реакции dp-упругого рассеяния, что отражает чувствительность к структуре ядер 12 С и 13С.

Полученные экспериментальные данные требуют дальнейшего развития новых теоретических подходов, как для адекватного описания структуры лёгких ядер на малых расстояниях, так и для учёта дополнительных механизмов реакции.

Настоящая работа выполнялась в Лаборатории высоких энергий им. В.И. Векслера и A.M. Балдина и в Лаборатории физики высоких энергий им. В.И. Векслера и A.M. Балдина ОИЯИ. Автор выражает благодарность дирекции ЛВЭ ОИЯИ, и особенно ее директору проф. А.И. Малахову, а также дирекции ЛФВЭ ОИЯИ за предоставленную поддержку во время написания диссертационной работы. Автор считает своим долгом выразить свою благодарность персоналу RARF за обеспечение хороших условий для проведения эксперимента R308n. Огромную благодарность автор выражает В.П. Ладыгину за постановку темы диссертационной работы, за обсуждения ряда экспериментальных и теоретических вопросов, большой вклад и постоянную помощь в ходе выполнения диссертационной работы. Автор глубоко признателен В. В. Глаголеву за поправки и конструктивную критику работы. Автор также выражает благодарность М. Янеку, А.К. Курилкину, Н.Б. Ладыгиной и Т.А. Васильеву за активное участие в получении и интерпретации экспериментальных данных. Автор признателен сотрудникам лаборатории, оказавшим практическую помощь и всестороннюю поддержку: Ю.С. Анисимову, А.Н. Хренову, Л.С. Ажгирею, Л.С. Золину, В.А. Краснову, С.Г. Резникову, А.Ю. Исупову, С. Недеву, Т.А. Васильеву, П.К. Курилкину, А.К. Курилкину, С.М. Пиядину, Ю.В. Гурчину и А.Н. Ливанову. Автор также признателен японским коллегам, участвовавшим в эксперименте: Т. Уесака, К. Секигучи, Ю. Маеда, И. Сакамото, К. Суда и Т. Саито.

И наконец, выражаю благодарность своим родителям С.Г. Киселеву и С.А. Киселевой за моральную поддержку в ходе написания диссертационной работы. р 2 г0 О -1Л ООО

Ч1 о о, р ' л/8

О -1 ол 1 О 1

V0 -1 О/

1 л/8

0 1 0

1 0 -1

0 -1 0

Р =

-1 0 3 ^ ** II 0|н- 1 0 ~31 0

0 2 0 0 2 0 р = > 1 а 0 -2 0 (А.1)

3 0 -1 0 -К 1° 0 К

Влияние начальной поляризации пучка или мишени на поперечное сечение ядерной реакции называется анализирующей способностью. Анализирующие способности А]к реакции 3 </ ргН в декартовом представлении можно выразить через спиновые мартицы Р]к и матрицу перехода М следующим образом:

Тг(МР.кМ+) ТгММ+ ' 1>к-х>У>2

А.2)

Связь между анализирующими способностями в сферическом и декартовом представлении следующая:

-т - ^ А 11н — 2 У* т

20 ^ >

Г —±А л/3

Т2\ = - Луу) .

А.З) (А.4) (А.5) (А.6)

Отношение сечений реакции с поляризованным и неполяризованным дейтроном в декартовом представлении можно выразить через поляризационные наблюдаемые следующим образом:

Ohnuma H. et al. The nC{d,p)nC reaction at Ed = 30 MeV and positive-parity states in 13 С //Nucl. Phys. A. 1986. Vol. 448. Pp. 205-220. Deltuva A. Spin observables in three-body direct nuclear reactions // Nucl.Phys. A. 2009. Vol. 821 Pp. 72-79.

Kiselev A. S. et al Analyzing powers in the nC(d,p)nC reaction at the energy Td = 270 MeV // Eur. Phys. Journal Special Topics. 2008. Vol. 162. Pp. 143-146.

Kurilkin A. K., . , Kiselev A. S. et al. The angular distributions of the vector Ay and tensor A^, Aa, A^ analyzing powers in the dd-^Hp and dd-^Hen reactions at ed = 200 and 270 MeV // Int. Journal of Modern Physics A. 2009. Vol. 24. Pp. 526-529.

Янек M., . , Киселев А. С. и др. Статус исследования спиновой структуры d, 3Я, и 3Не в ЛВЭ с использованием поляризованных и неполяризованных дейтронных пучков // Физика Атомного Ядра. 2008. Т. 71. С. 1495-1501.

Lady gin V. P., . , Kiselev A. S. et al. Short-range correlations studies in collisions of polarized nuclei at Nuclotron-M // EPJ Web of Conferences. 2010. P.04004.

Ladygin V. P., . , Kiselev A. S. et al. Analyzing powers in the dd-^Hen^Hp) reactions at intermediate energies // AIP Conf Proc. 2008. Vol. 1011. P. 235.

Janek M., . , Kiselev A. S. et al. Status of light nuclei spin structure investigation at VBLHE// RNP: From Hundres of MeV to TeV. 2007. Pp. 119-133.

Kiselev A. S. et al. Measurements of the A^, A^, A^ and Ay analyzing powers in the l2C(d,p)l3C' reaction at the energy rrf=270 MeV // Proc. of the XIII Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (DSPIN-09). 2010. Pp. 217-220.

Kiselev A. S. et al. The tensor analyzing power T20 for the nC{d, p)13C and d(d,p)X reactions at the energies Td = 140, 200 and 270 MeV and emission angle 0cm = 0° // Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics: Proc. of the XVIII Intern. Baldin Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, 25-30 September 2006. Vol. 2. 2008. Pp. 377-382.

Kiselev A. S. et al. Vector and tensor analyzing powers in the nC(d,p)™C* reaction at energy Td = 270 MeV// Proc. of the XII Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (DSPIN-07). 2008. Pp. 276-279.

Киселев А. С. и др. Взаимодействие поляризованных дейтронов с углеродом при энергии 270 МэВ // Девятая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ : Материалы 1Х-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 31 января - 6 февраля, 2005г, С. 299-302.

Киселев А. С. и др. Тензорная анализирующая способность Т20 в реакциях dnC -> рХ и ddрХ при энергиях 140, 200 и 270 МэВ под нулевым углом // Десятая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ : Материалы Х-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 6-10 февраля, 2006г, С. 230-233.

Kiselev A. S. et al. Measurements of the tensor analyzing power T20 for the nC{d,p)uC" and d{d,p)X reactions at the energies Td = 140, 200 and 270 MeV and emmision angle Qcm = 0 // Одиннадцатая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ: Материалы XI-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 5-9 февраля, 2007г. 2007. С. 115-118.

Kiselev A. S. et al. The angular dependences of the vector and tensor analyzing powers in the nC{d,p)nC reaction at energy Td = 270 MeV//

Двенадцатая научная конференция молодых учёных и специалистов ОИЯИ : Материалы XII-ой конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ, 4-8 февраля, 2008г. 2008. С. 203-206.

87] Ladygin V. Р., . , Kiselev A. S. et al. Recent results from JINR-VBLHE on spin effects in few-nucleon systems. // Czech. J. Phys. 2007. Vol. 56. Pp. F135-F150.

88] Ladygin V. P., . , Kiselev A. S. et al. Study of 2N and 3N short-range correlations at Nuclotron-M I I Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics: Proc. of the XIX International Baldin Seminar On High Energy Physics Problems, Dubna, 29 September - 4 October, 2008. Vol. 2. 2008. Pp. 67-73.

89] Kurilkin A. K., . , Kiselev A. S. et al. Study of light nuclei spin structure from p{d,p)d, 3He(d,p)AHe and d(d,p)3H reactions // Proc. of the XIII Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (DSPIN-09). 2010. Pp. 235-238.

90] Kurilkin A. K., . , Kiselev A. S. et al. Analyzing powers A^, A^, A^ and Ay in the dd->3Hp and ddWHen reactions at Ed =200 and 270 MeV Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics: Proc. of the XIX International Baldin Seminar On High Energy Physics Problems, Dubna, 29 September - 4 October, 2008. Vol. 2. 2008. Pp. 4045.

91] Kurilkin A. K, . , Kiselev A. S. et al. Study of Light Nuclei Spin Structure from (d,p) and (d,3He) Reactions // RNP: From Hundres of MeV to TeV. 2010. Pp. 54-63.

92] JanekM. et al. Analyzing powers A}y, A^, Ax: and Ay in the dd^3Hen reaction at 270 MeV II Eur. Phys. J. A. 2007. Vol. 33. P. 39.

93] Ladygin V. P. et al. Measurement of the tensor analyzing power T20 in the ddW'Hen and dd-y'Hp at intermediate energies and at zero degree // Phys. Lett. B. 2004. Vol. 598. Pp. 47-54.

94] Ladygin V. P. et al. Tensor analyzing power T20 of the dd-y'Hen and dd—y'Hp reactions at zero angle for energies 140, 200, and 270 MeV // Phys. At. Nucl. 2006. Vol. 69. P. 1271.

95] Ichihara T. et al. Spin-Isospin Resonances Observed in the (d,2He) and C2C,l2N) Reactions at E/A = 135 MeV II Nucl. Phys. A. 1994. Vol. 569. Pp. 287-296.

96] Okamura H. et al. IIAIP Conf. Proc. 1994. Vol. 293. P. 84.

97] Okamura H. et al. II AIP Conf. Proc. 1995. Vol. 343. P. 123.

98] Maeda Y. et al. Production of thick and highly uniform CDZ targets for nd measurements // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Rev. 2002. Vol. 490. P. 518.

99] Okamura H. et al. Fast data acquisition system for the spectrometer SMART at RIKEN // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Rev. 2000. Vol. 443. P. 194.

100] Sekiguchi K. et al. Complete set of precise deuteron analyzing powers at intermediate energies: Comparison with modern nuclear force predictions II Phys. Rev. C. 2002. Vol. 65. P. 034003.

101] Vasiliev T.A. et al. Measurement of the tensor Ayy and vector Ay analyzing powers T2a for the dd ->p3H and dd —> pX reactions at 270 MeV // In: Proc. of X Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (NATO ARW DUBNA-SPIN-03). 2004. Pp. 440-444.

102] Ladygin V. P., Ladygina N. B. Angular dependences of the tensor analyzing powers in the dd^Hen reaction at intermediate energies // Phys. Atom. Nucl. 2002. Vol. 65. P. 1609.

103] Baru V. et al. New parameterization of the trinucleon wave function and its application to the n3He scattering length // Eur. Phys. J. A. 2003. Vol. 16. Pp. 437-446.

105]

106]

107]

108] [109]

MenetJ. J. H. et al. Total-reaction-cross-section measurements for 30-60 MeV protons and the imaginary optical potential // Phys. Rev. C. 1971. Vol. 4 Pp.1114-1129.

N. Matsuoka N. et al. Optical model and folding model potentials for elastic scattering of 56 MeV polarized deuterons // Nucl. Phys. A. 1986. Vol. 455 Pp. 413-433.

Kato S. et al. Analyzing power measurements for d-2C elastic scattering between 35-70 MeV /I Nucl. Instr. Meth. A. 1985. Vol. 238. Pp. 453-462. Perrin G. et al. A systematic study of elastic scattering of polarized deuterons around 30 MeV by complex nuclei // Nucl. Phys. A. 1977. Vol. 282. Pp. 221-242.

Hosono K. et al. A study of the {p,d) reactions on A = 12-94 nuclei by 65 MeV polarized protons II Nucl. Phys. A. 1980. Vol. 343 Pp. 234-248. Sekiguchi K. et al. Complete set of precise deuteron analyzing powers at intermediate energies: Comparison with modern nuclear force predictions II Phys. Rev. C. 2002. Vol. 65. P. 034003.