Анализ каналов фотоядерных реакций и исследование изоспинового расщепления гигантского дипольного резонанса для изотопов 63,65 Cu тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

- В МАР 1995

московским государственный университет

^ ~ - . имени М. в ЛОМОНОСОВА

Научно-исследовательски!"! институт ядерной физики имени Д.В.Скобельцына

На правах рукописи

Степанов Михаил Евгеньевич

АНАЛИЗ КАНАЛОВ ФОТОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОСПИНОВОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ ГИГАНТСКОГО ДИПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ ИЗОТОПОВ 63,65СЦ

01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте ядерной физики им. Д.В.Скобельцына Московского государственного университета им. VI.В.Ломоносова

Научные руководители:

Доктор физико-математических наук, профессор Б.С.ИШХАНОВ;

Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник В.В.ВАРЛАМОВ

Офишшьные оппоненты:

Доктор физико-математических

наук, профессор

Е.А. РОМАНОВСКИЙ;

Кандидат фнзико-математических наук Ф.Е.ЧУКРЕЕВ

Ведущая организация:

Физико-энергетический институт (г. Обнинск)

Защита диссертации состоится "ЛЗ " ^у.я-М'га^_1995 г.

в мае. на заседании Специализированного Совета

К 053.05.23 в Московском государственном университете им. М.ВЛомоносова.

Адрес: 119899 Москва, Воробьевы горы, НИИЯФ МГУ, 19-й корпус, аудитория 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ.

Автореферат разослан " $ '£" 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Кандидат физико-математических наук

О.В.ЧУМАНОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Экспериментальные исследования шшй реакций под действием у-квантов в области энергий гигантского польного резонанса (ГДР) являются одним из важнейших источников формации о свойствах ядерной материи.

Особенно большой интерес с точки зрения изучения механизмов >рмирования и распада низко- и высоковозбужденных состояний ГДР, частности эффектов изоспинового расщепления, играющего заметную ль при формировании ГДР средних и тяжелых ядер, а также проверки еретических предсказаний различных концепций представляет гальная информация об энергетических зависимостях сечений реакций зылетом одного нуклона, а именно (у,л) и (у,р).

К сожалению, такая информация в фотоядерных экспериментах )жет быть получена далеко не всегда. Специфика большинства адиционных наиболее широко используемых методик прямой гистрации частиц-продуктов (как правило при этом регистрируется 1шь одна частица) в фотоядерных экспериментах по изучению этих акций такова, что возможным оказывается получение информации шь о сумме реакций [(у,п)+(у,пр)1 и [(у,р)+(у,пр)] соответственно. При ом использование в качестве альтернативного какого-либо иного ;тода, позволяющего в принципе выделять именно нужный канал оторасщепления, например, метода наведенной активности, по тем или шм причинам оказывается невозможным.

Так в рассматриваемом случае ядер б3б5Си прямое измерение :чений реакций (у,пр) и (у,р) таким способом оказывается евозможным или неэффективным, поскольку конечными ядрами зляются или изотоп с периодом полураспада около 100 лет, или габильные ядра

Кроме того, для ядер меди, как и для большинства других, уществует проблема существенного расхождения данных о сечениях пределенных фотоядерных реакций, полученных в экспериментах азличного типа: как правило, такие сечения реакций расходятся (и ¡ногда весьма значительно) как по амплитуде, так и по форме.

В то же время надежные и точные данные по различным зотоядерным реакциям для ядер меди вызывают безусловный интерес с

точки зрения не только фундаментальных, но и прикладных ядерно-физических исследований. С одной стороны, эти ядра принадлежат переходной области нечетно-четных ядер среднего атомного веса, не имеют или имеют весьма незначительную деформацию, что делает сечения фотоядерных реакций для них весьма удобными объектами для проверки предсказаний теоретических расчетов, базирующихся на различных модельных представлениях о процессах фоторасщепления ядер этой области. С другой стороны, именно сечения реакций на медных мишенях в силу целого ряда физико-химических свойств последних получили широкое распространение в качестве стандартов фотоядерных экспериментов, по которым проводятся как абсолютные нормировки результатов относительных измерений, так и калибровки экспериментальных методик.

В такой ситуации для проведения детального анализа каналов возбуждения и распада состояний ГДР с одной стороны необходима оценка данных с учетом систематических погрешностей каждого конкретного эксперимента сечений, полученных в экспериментах различного типа, а с другой - использование таких оцененных сечений для получения информации о сечениях таких реакций, как (у,и), (у,р) и (у,пр), которые в случае изотопов меди прямо получены быть не могут.

Целью работы является изучение особенностей явления изоспинового расщепления гигантского дипольного резонанса ядер меди 63>65Си. Для этого было сделано следующее:

- создан полный банк данных по экспериментально измеренным сечениям различных фотоядерных реакций на обоих изотопах меди и их естественной смеси;

- проанхтизированы особенности выполнения экспериментов и возможные источники систематических расхождений между однотипными данными;

- на основе анализа экспериментальных методик с помощью метода редукции и различных разностных процедур проведена оценка экспериментальных данных и подучена более точная информация о сечениях реакций "Си(у,п)62Си и 63Си(у,пр)61№; данные для реакции «Си(у,р)"№, 65Си(у,пр)"№ и «Си(у,р)м№ получены впервые;

- в сечениях реакций (у,11) и (у,р) идентифицированы компоненты ГДР с различными значениями изоспина;

- проведен анализ каналов различных фотоядерных реакций с том правил сложения изоспина для состояний обоих изотопов меди и едних с ними ядер;

- на основе анализа предложены схемы возбуждения и распада тоянии ГДР с различными шоспинами для обоих ядер взСи и 65Си;

- определены характеристики (параметры) изоспинового ицеиления обоих ядер.

Новизна работы. Новизна работы заключается в том, что на ювании обширного и разнообразного экспериментального материала фоторасщеплению не только ядер меди, но и большого числа других р от 3Не ,41Ат были оценены новые данные по сечениям нескольких гоядерных реакций на изотопах 63-',5Си, которые ранее не были |учены в экспериментах.

Вместе с тем для сечений фотоядерных реакций, полученных в периментах различного типа, был выполнен с помощью метода укции учет систематических погрешностей этих экспериментов. Это волило существенно повысить точность оцененных сечений и юльзовать их для детального анализа каналов возбуждения и распада тояний ГДР обоих изотопов меди.

Новизна работы заключается также в том, что на основе анализа [ьшого количества экспериментальных данных по сечениям гоядерных реакций на ядрах от от 3Не до 2-"Ат определена тистическая природа величин систематических погрешностей шировки и калибровки данных этого типа, что позволило обосновать гользование метода статистической оценки для сечений фотоядерных кций, который позволяет учесть систематические погрешности, ггистическая точность результата такой оценки обеспечивается шой совокупностью исходных данных.

Получены оцененные сечения фотоядерных реакций на изотопах 'Си - сечения реакций 63Си(у,п)62Си и бзСи(у,нр)61№, 63Си(7,р)62№, и(у,ир)и№ и 65Си(у,р)64№, причем сечения реакции 63Си(у,р)';^1, и(7,пр)63Ь'1 и 65Си(у,р)64№ не были до этого получены :периментально.

Определены вклады состояний с различным изоспином в сечения гоядерных реакций на изотопах меди и предложена новая схема герпретацин возбуждения и распада ГДР для ядер Н65Си. Получены

- б .

новые значения параметров изоспиноеого расщепления и оценена величина энергии симметрии для этих изотопов.

Научная и практическая ценность • работы. Создан полный банк экспериментальных данных по сечениям фотоядерных реакций на изотопах меди ы<|5Си. Оценены сечения реакций бзСи(у,р)62№, 65Си(у,пр)631\т1 и 65Си(у,р)64№, ранее не измерявшиеся экспериментально. Статистически оцененные сечения фотоядерных реакций на ядрах меди получены практически свободными от систематических погрешностей. Сечения включены в международную систему экспериментальных и оцененных ядерных данных МАГАТЭ.

Предложенная интерпретация возбуждения и распада состояний ГДР с различными изоспинами для изотопов 63ъ5Си основывается на новых данных о сечениях фотоядерных реакций, полученных в работе, и использует информацию о распределении состояний с различным изоспином в ядрах меди и соседних ядрах - членах соответствующих изоспиновых мультиплетов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на:

Международной Гордоновской научной конференции по фотоядерным реакциям (1990 г.),

8-ом (1991 г.) Международном семинаре по электромагнитным взаимодействиям при низких и средних энергиях (Москва),

3-ей (1992 г.) ежегодной научной конференции Ядерного общества (Санкт-Петербург),

Международной конференции по ядерным данным для науки и технологии (США, 1994 г.),

44-ом (1994 г.) Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра.

Результаты, послужившие основой настоящей диссертационной работы опубликованы в трех научных статьях и одном препринте НИИЯФ МГУ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 95 страниц текста, она включает в себя 21 рисунок, 14 таблиц и список литературы из 50 наименований.

На защиту выносятся:

Метод оценки сечений, измеренных в экспериментах различного типа при наличии значительных систематических погрешностей.

Оцененные сечения фотоядерных реакций 63Си(у,п), 6'Си(у,р), 63Си(у,пр), 65Си(у,р) и 65Си(у,пр).

Интерпретация схем возбуждения и распада состояний ГДР с различными изоспинами для изотопов меди 63Си и б;Си.

Параметры изоспинового расщепления ГДР ядер 63ь5С'и.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются основные цели исследования и определяется круг решаемых задач.

В рамках многих теоретических моделей оказалось возможным достаточно точно описать положение ГДР, однако его ширина оказывхпась, как правило, заниженной. Для объяснения механизма уширения были предложены, в частности, две дополняющие друг друга концепции - конфигурационного и изоспинового расщеплений ГДР. Для детального изучения явления конфигурационного расщепления необходима информация об энергетических спектрах выбиваемых фотонуклонов, но экспериментальная информация такого рода на ядрах меди отсутствует. В данной работе рассматриваются только эффекты изоспинового расщепления ГДР.

Концепция изоспинового расщепления ГДР заключается в том, что при взаимодействии налетающих у-квантов с ядром, имеющим изоспин основного состояния То=(М-^)/2, в нем происходит возбуждение двух групп уровней с изоспинами Т<=Т0 и Т>=Т0+1, которые концентрируются при разных энергиях возбуждения (Т> выше Т,;). Выражение для величины изоспинового расщепления ГДР имеет следующий вид:

ДЕ=Е(Т>)-Е(Т<)=и(Т0+ 1)До=и0(Т0+1 )/А, где и=(ио/А)Т0, а 110 - энергия ядерной симметрии, величина которой по различным данным оценивается как ио~6(М00 МэВ.

Состояния с различными значениями изоспина имеют различные каналы распада: Т<-состояния распадаются преимущественно с вылетом

нейтронов, ^-состояния - протонов. Выражение для соотношения интенсивностей нзоспиновых компонент имеет следующий вид:

а., Т0 + Г

где а., - первый момент сечения.

Для исследования механизмов формирования и распада низко- и высоковозбужденных состояний ГДР, которыми определяются эффекты изоспинового расщепления, и проверки теоретических предсказаний концепции прежде всего необходима детальная информация об энергетических зависимостях сечений реакций с вылетом одного нуклона, а именно (у,п) и (у,р). В конкретном случае ядер 63-65Си вся необходимая информация подобного типа не может быть получена экспериментально.

В первой главе дается обзор экспериментальных работ по определению сечений (функций возбуждения) различных фотоядерных реакций на изотопах меди 63С'и, 65Си и их естественной смеси в области энергий ГДР.

В главе рассмотрены экспериментальные работы в которых измерялись сечения реакций 63-65Си(у,п), 63-65 естСи[(у,п)+(у,пр)), бз,б5.сст.Си(у,2п), «•65Си[(у,р)+(у,пр)], 63Си(у,пр) и 65Си(у,а). Измерения сечений проводились на пучках как тормозных, так и квазимоноэнергетических фотонов, причем использовались различные методы получения выходов реакций и способы их обработки. Проведен анализ условий проведения экспериментов, испльзовавшихся методик измерения и способов получения сечений из выходов реакций. Характеристики экспериментов сведены в таблицы.

При сравнении результатов измерений сечения одной и той же реакции в разных работах обнаружено, что данные различных экспериментов могут расходиться до двух раз по амплитуде сечний, а также бьггь сдвинуты по энергии друг относительно друга на величину порядка МэВ (на Рис.1 показан разброс экспериментальных данных на примере сечения реакции 63Си(у,п)). Сравнение данных по сечениям разных реакций обнаружило взаимную несогласованность данных по

Рис. 1. Экспериментальные энергетические зависимости сечения реакции 63Си(у,п)62Си, полученные в экспериментах различного типа (различные символы соответствуют различным сечениям).

каналам связанных между собой реакций и отсутствие экспериментальных данных по отдельным каналам реакций.

Преодолеть указанные недостатки возможно при детальном анализе причин, вызывающих эти расхождения и совместном анализе данных, учитывающим их взаимное согласие друг с другом.

В Главе II рассматриваются проблемы учета систематических погрешностей при измерении сечений фотоядерных реакций. Предложенные методы учета систематических погрешностей применяются для оценки сечений на ядрах меди по экспериментальным данным, описанным в Главе I. В оцененных сечениях реакций (у,п) и (у,р) на обоих изотопах меди выделены компоненты с различным изоспином с помощью аппроксимации суммой двух гауссовых кривых. Определены положения и ширины компонент с изоспинами Т<=Т0 и Т>=Т0+1 в этих сечениях.

Первая часть Главы II начинается с анализа причин возникновения систематических погрешностей при проведении фотоядерных экспериментов. Опыт работы с данными по сечениям фотоядерных реакций указывает на значительные систематические расхождения при измерениях одних и тех же сечений разными экспериментальными группами. При этом величины систематических погрешностей отдельных измерений подчас оказываются на порядок величины большими, чем их статистические ошибки.

С целью изучения природы величин систематических отклонений результатов различных экспериментов друг от друга были исследованы распределения относительных отклонений интегральных сечений от определенного значения (что соответствует ошибке нормировки) и отклонений энергетических центров тяжести сечений от их среднего (что соответствует ошибке калибровки). Оба полученных распределения приведены на Рис. 2. Оказалось, что распределения весьма близки к нормальным, что свидетельствует, в данном случае, о статистической природе величин систематических отклонений. Этот факт позволяет рассматривать статистическую оценку (коррекцию данных и получение средневзвешенного) для сечений фотоядерных реакций как вполне корректную процедуру.

Возникновение существенных систематических расхождений в экспериментальных данных, кроме расхождений, вызванных ошибками

- и

Число сооипш

Число событий

Рис. 2. а) Гистограмма отношений интегральных сечений, измеренных в разных лабораториях к сечениям, измеренным в одной из них (Ливерморской национальной лаборатории (США);

б) Гистограмма отклонений центров тяжести сечений от их среднего значения для каждого ядра.

Определение интегральных характеристик сечений проводилось на общих для каждого отдельного ядра участках энергетической шкалы.

в калибровке экспериментального оборудования, определяется двумя причинами различной природы. Во-первых, это - различие аппаратных функций самих экспериментальных установок, связанное с типом проводимого эксперимента (эксперименты на лучках тормозного излучения, квазимоноэнергетических у-квантов и меченных фотонов). Во-вторых, это - различие аппаратных функций системы "прибор-ЭВМ", связанное с разными способами обработки выходов реакций и разными представлениями авторов об аппаратной функции экспериментальной установки.

Для учета погрешностей данных, обусловленных различием аппаратных функций экспериментов, в которых они были получены, и преобразования данных различных экспериментов к представлению 1; общей (одинаковой) аппаратной функцией использовался метод редукции [Ю.П.Пытьев, Математические методы анализа экспериментов, М. Высшая школа 1989; УЛ/Л'агЬтсл', М.О.ЕПткт, В.Б.кЬЫюпоу, УЛ/^арипепко, М.Е.Бгерапоу. // МБи ШР Ргерпт-93-8/300, -М., 1993.]. Метод позволяет преобразовать данные, полученные с некоторыми различными аппаратными функциями, к виду, который данные имели 5ы при некотором едином виде аппаратной функции.

Во второй главе рассматривается также метод статистической оценки данных фотоядерных экспериментов. Зависящие от энергии погрешности энергетической калибровки и нормировки сечения есть гладкие функции энергии налетающих фотонов. Они также определяются значительными различиями в аппаратных функциях (эффективные формы спектров падающих фотонов), с которыми были измерены данные. Для сравнения и совместной обработки данных анализируемые сечения должны быть приведены к единому разрешению и представлены на единой энергетической сетке с одинаковыми аппаратными функциями.

Коррекция экспериментальных данных осуществлялась путем их перенормировки и перекалибровки, причем эти процедуры проводились с данными, которые были предварительно приведены к низкому разрешению (сглажены), что позволило повысить их относительную статистическую точность. Контроль за коррекцией осуществляется по двум интегральным параметрам: для перенормировки используется интегральное сечение, а для перекалибровки - его энергетический центр

тяжести. При достижении корректировкой согласия данных в пределах ошибок их контрольных параметров, результат оценки получается как средневзвешенное от скорректированных экспериментальных сечений, приведенных к единому представлению.

При отсутствии экспериментально определенных сечений отдельных реакций некоторые недостающие данные можно получить из уже имеющихся. В фотоядерных экспериментах, как правило, определяются полное фотопротонное:

о(г,Х р) = [о(у,р) + о(у,пР) + 20(7,2р) + ...] и полное фотонейтронное

а(у,Хи) = [а(у,р) + ст(у,пр) + 2а(у,2п) + ...] сечения. В таких условиях оценка отсутствующих данных может быть осуществлена путем использования разностной методики - вычитания одних известных сечений из других (в общем случае - составления линейных комбинаций из уже измеренных сечений). Например, если дтя одного ядра имеются сечения реакции (у,Хп)=[(у,п)+(у,пр)+2(у,2п)| (экспериментально измеренные, например, методом прямой регистрации), (у,2м) (измеренные методом прямой регистрации с применением схемы совпадений) и (у,п) ( измеренные активационным методом), то для получения сечения реакции (у,ир), которое не может быть определено непосредственно, можно использовать следующую линейную комбинацию

а(у,пр) = о(у,Хп) - а(у,п) - 2о(у,2п).

Разделение двух компонент сечения (например Т> и Т<) можно осуществить путем аппроксимации сечения суммой двух кривых, описывающих резонансы. Для аппроксимации резонансов можно использовать разные функциональные зависимости. Нами был использован один из простых вариантов - кривая Гаусса в виде:

Сшш(Е) = О™ ехр^-0,5^(£ - Е™)'¡Г* }

где Етм - энергия максимума огаа* гауссиана с шириной Г.

Вторая часть Главы И посвящена собственно оценке сечений фотоядерных реакций на ядрах меди, а также определению положения компонент с различным изоспином.

На основе методов, описанных в первой части Главы II, были получены оцененнные сечения реакций 63Си(у,и)62Си, 63Си(у,пр)6|М1,

ыСи(у,р)"2№, б5Си(у,пр)б3;\'| и 65Си(у,р)ыМ|, причем сечения реакций 63Си(у,р)о2№, 65Си(у,пр)б3№ и 65Си(у,р)64№ не были до этого представлены в экспериментальных работах.

Определение вкладов состояний с рахтичным изоспином в сечениях (у,и) и (у,р) было осуществлено следующим образом. Поскольку распад ^-состояний происходит преимущественно с испусканием нейтронов, а Т^-протонов, то свидетельством прояатения состояний с изоспином Т> на фоне состояний с изоспином Т< является существенное изменение характера энергетической зависимости отношения Г=о(у,р)/а(у,п).

По существенному изменению характера (переходу от от практического постоянства к резкому возрастанию) энергетической зависимости отношения сечений реакций 0(у,р)/а(у,и) и идентифицированы положения изоспиновых компонент ГДР: в обоих ядрах 63'65Си ^-возбуждения концентрируются при энергиях ниже, а Т>-возбуждгния - выше энергий Е~19+20 МэВ. В рамках такого предположения фотопротонные сечения при энергиях Е~ 14+20 МэВ, то есть в области энергий широких максимумов в фотонейтронных сечениях, оказпваются обусловленными ^-состояниями, тогда как при больших энергиях - ^-состояниями.

Для оценки основных параметров изоспиновых компонент каждое из сечений реакций (у,п) и (у,р) для обоих изотопов были аппроксимированы с помошью двух гауссианов, располагающихся именно в тех областях энергии, в которых концентрируются состояния с различным изоспином.

Таким образом, в результате проведения вышеописанных действий по оценке сечений реакций (у,п), (у,р) и (у,пр), а также по аппроксимации сечений (у,п) и (у,р) гауссианами, определено положение Т< и Т> компонент этих сечений и получены их параметры, что позволило провести детальный анализ механизма возбуждения и распада ГДР на ядрах меди с точки зрения концепции изоспинового расщепления.

Глава III посвящена интерпретации процессов возбуждения и распада состояний ГДР с точки зрения изоспинового расщепления. Дается обзор работ по исследованию изоспинового расщепления ГДР на различных ядрах - »-"С, 151Ч, |7-180, 23'26М§ и +и»са, 46-48'50Т1, 54Сг,

54Fe, 8SSr, S9Y, 90Zr и MMo. Параметры расщепления этих ядер сведены в таблицы.

На основе данных Главы II определены параметры изоспинового расщепления на изотопах меди и дана новая схема интерпретации распада ГДР [В.В.Варламов, Н.Г.Ефимкин, Б.С.Ишханов, В.В.Сапуненко, М.Е.Степанов. // ЯФ, 2 (1995) I.; В.В. Варламов, Н.Г. Ефимкин, Б.С. Ишханов, Д.А.Родионов, В.В. Сапуненко, М.Е. Степанов. // Известия РАН. Сер. физическая. 5 (1995) 87.]. При анализе схем возбуждения и распада состояний ГДР обоих изотопов меди (Рис. 3 - 63Си) анхчизировалась величина энергни возбуждения в соседних ядрах состояний с юоепином Т>. Для этого прослеживались сдвиги на

соответствующих изоспиновых мультиплетов. На Рис. 3 это сделано для членов различных мультиплетов (61№-»61Си, 62М1->62Си, 63№-*63Си). Величина кулоновского сдвига относительно основного состояния некоторого ядра (АД) определяет порог появления Т> - состояний в соседнем ядре (А,2+1). При этом следует иметь в виду, что подобно ситуации с возбуждением состояний и с изоспином Т<, роль этих состояний в процессах формирования и распада ГДР становится заметной при энергиях, существенно превышающих энергию порога.

Так, например, в случае ядра 63Си при ДЕС-9.3 МэВ порог появления ^-состояний в этом ядре вследствие малого различия по энергии (-0,07 МэВ) положений основных состояний ядер 63№ и 63Си практически равен значению ДЕС, тогда как сечение процессов с их участием (величина Т>-компоненты в фотонейтронном или фотопротонном сечении) становится заметным по величине (достигает величины несколько % от величины соответствующей Т< - компоненты) лишь при энергиях возбуждения около 14 МэВ, то есть на -5 МэВ выше по энергии.

С целью уточнения схемы интерпретации изоспинового расщепления ГДР изотопов меди обсуждение схем возбуждения и распада состояний с различными изоспинами было дополнено анализом изоспинов состояний ядер, участвующих в различных реакциях (привлекались данные но реакции (7,2п), так как в ней при

МэВ членов

Рис. 3. Схема возбуждения и распада состояний с различными изоспинами ядра 63Си. Сечение реакции 63Си(у,п) обозначено двойными треугольниками (пунктир - Т( и Т> компоненты), сечение 63Си(у,р) -прямоугольниками (штриховая линия - Т( и Т> компоненты), сечение 63Си(у,пр) - ромбами и сечение 63Си(у,2п) - крестами.

определенных условиях могут проявляться исключительно состояния с изоспином Т<).

Соответствующие правила сложения изоспинов основных состояний исходного изотопа "Си и конечного 61Си приводят к следующим значениям (Рис. 3):

иСи[^](7,2п)"Си[%] ^»Си[%](у,п)"Си[2](у,п)6'Си[%] .

Конечное ядро 61Си имеет изоспин основного состояния Т0=3/2, а так как два вылетающих в процессе реакции нейтрона могут иметь в сумме максимальное значение изоспина Т= 1, то в обсуждаемой области энергий ГДР могут участвовать распады лишь состояний с Т<—5/2 исходного ядра. Уровни с изоспином Т>=7/2 в конечном ядре 6|Си расположены, достаточно высоко по энергии, что не позволяет давать вклад в сечение реакции (у,2п) распадам состояний с изоспином Т>=9/2 исходного ядра 63Си.

На основании подобного анализа реакций (у,2п) и (у,пр) на обоих изотопах дается следующая интерпретация изоспинового расщепления ГДР ядер меди:

- в ядре 63Си

0<=СТ<(у,п)+С<(у,2н)+а<(у,р)

и

о>=а>(у,п)+а>(у,2п)+а>(у,р)+о(у,пр);

- в ядре 65Си

о<=а(у,п)+о(у,2п)+о<(у,р)+с(у,пр)

и

о>=о>(у,р).

Оценены значения изоспинового расщепления ГДР ядра 63Си (ДЕ=3,6±0,2 МэВ) и ядра «Си (ДЕ=5,8±0,2 МэВ). Из этих значений ДЕ следует, что для ядра 63Си величина энергии ядерной симметрии имеет значение ио=65±2 МэВ, а для ядра 65Си - ио=84+2 МэВ. Также получены соотношения интенсивностей компонент (11=0,39±0,01 для

изотопа "}Си и К=0,10±0,01 для изотопа 65Си). Полученные параметры сравниваются с данными, полученными в других работах.

В Заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Создан практически полный банк числовых данных по сечениям фотоядерных реакций для ядер о3Си, "Си и их естественной смеси естСи. В банке представлены данные по всем реакциям под действием у-квантов на указанных ядрах из работ, опубликованных за период с 1951 года по настоящее время. Банк данных включен в международную фактографическую систему данных по ядерным реакциям ЕХРОЛ, поддерживаемую сотрудничеством Центров ядерных данных МАГАТЭ.

2. Проведен анализ конкретных условий получения каждого сечения по таким параметрам, как тип источника налетающих фотонов, метод измерения той или иной характеристики реакции, метод ооработки экспериментальных данных, величины статистических погрешностей, возможные источники систематических погрешностей.

3. С привлечением данных по сечениям полной фотонейтронной реакции на большом числе ядер от 3Не до 241Ат проанализированы причины, вызывающие появление систематических расхождений при измерениях сечений идентичных реакций в экспериментах различного типа. Выяатена статистическая природа величин систематических отклонений. Определены диапазоны допустимых корректировок исходных данных при проведении совместной оценки результатов экспериментов различного типа для ядер меди.

4. Предложены методы учета систематических погрешностей в экспериментальных данных - метод редукции, применяемый для снижения величин систематических погрешностей, вызванных различием аппаратных функций системы "прибор-ЭВМ" для разных измерений и метод статистической оценки, используемый для учета систематических погрешностей, но при наличии нескольких измерений сечений идентичных реакций.

5. При учете индивидуальных особенностей каждого из исходных сечений получено оцененное сечение реакции 63Си(у,п)62Си,

максимально свободное от систематических погрешностей исходных сечений. Статистическая точность оцененного сечения обеспечена объединенной статистикой исходных сечений.

6. С помощью оцененного с высокой точностью сечения реакции 63Си(у,и)6-7Си при использовании техники разностных процедур получены новые (отсутствовавшие ранее как результаты экспериментов) данные о сечениях реакций 63Си(у,пр)61№ и 63Си(у,р)62№.

7. В сечении суммарной реакции 65Сц|(у,р)+(у,пр)] выделены вклады, соответствующие долям сечений реакций б5Си(у,пр)63>п и ^Си^р)64!^!, которые также ранее не были получены экспериментально.

8. На основании совместного анализа энергетических зависимостей сечений (у,п), (у,р), а также (у,пр) реакций на обоих изотопах 63 65Си выделены и идентифицированы компоненты гигантского дипольного резонанса с различным значением изоспина -Т< и Т> и определены их положения: Т<; - 18,1+0,1 МэВ и Т> - 21,7+0,2 МэВ для изотопа «Си, и Т< - 18,3±0,1 МэВ и Т> - 24,1±0,2 МэВ для изотопа 65Си.

9. Проведен совместный анализ данных по порогам и сечениям различных реакций на изотопах 6365Си, а также схемам уровней этих и соседних с ними ядер с учетом правила сложения изоспина. Дана новая изоспиновая интерпретация возбуждения и распада состояний ГДР на ядрах меди.

10. В рамках предложенной интерпретации соотношений изоспиновых компонент в сечениях различных фотоядерных реакций на изотопах меди 6345Си получены новые значения параметров этого расщепления - величина расщепления (ДЕ=3,6±0,2 МэВ для изотопа ьзСи и ДЕ=5,8±0,2 МэВ для изотопа 65Си) и соотношение

о> О"*

интенсивностей компонент Я =-— = — (11=0,39+0,01 для изотопа

о!, + а', о.,

бзСи и 11=0,10+0,01 для изотопа 65Си), оценены значения энергии ядерной симметрии для обоих изотопов (ио=65±2 МэВ для изотопа 63Си и ио=84±2 МэВ для изотопа 65Си).

Основные результат работы диссертации опубликованы в

следующих работах:

1). В.В.Варламов, Н.Г.Ефимкин, ' Б.С.Ишханов, В.В.Сапуненко, М.Е.Степанов. Сечения реакций 63'65-£СТ-Си(у,пр) в области энергий гигантского диполыюго резонанса. // Сборник "Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерные константы", 2, 1994, стр. 3-8.

2). В.В.Варламов, Н.Г.Ефимкин, Б.С.Ишханов, В.В.Сапуненко, М.Е.Степанов. Изоспиновое расщепление дипольного гигантского резонанса ядра "Си. // Ядерная Физика, 2 (1995) стр. 1-12.

3). V.V.Varlamov, N.G.Efimkin, B.S.Ishkhanov, V.V.Sapunenko, M.EStepanov. The Analysis and Evaluation by the Method of Reduction of Total Photoneutron Reaction Cross Sections in the Range of Giant Dipole Resonance. // MSU INF Preprint-93-8/300, -M., 1993.

4). N.G.Efimkin, D.A.Rodionov, M.E.Stepanov. Comparative Analysis of Mathematical Tools for Spectrometer Resolution Improvement. // International Conference on Nuclear Data for Science and Technology. Proceedings,, American Nuclear Society, La Grande Park, USA, 1994, V.l, p.160-162.

5). V.V.Variamov, N.G.Efimkin, B.S.Ishkhanov, V.V.Sapunenko, M.E.Stepanov. Evaluation of e3.i5-nat-Cu(y,np) Reaction Cross Sections. // International Conference on Nuclear Data for Science and Technology. Proceedings,, American Nuclear Society, La Grande Park, USA, 1994, V.2, p.664-666.

6). A.S.Chepurnov, N.G.Efimkin, D.A.Rodionov, M.E.Stepanov. Mathematical methods of Spectrometer Resolution Improvements. // Third Annual Scientific Conference Nuclear Society International, Moscow, -StPetersbuig, 1992, стр.901-902.

7). V.V.Variamov, N.G.Efimkin, B.S.Ishkhanov, V.V.Sapunenko, M.E.Stepanov. Photonuclear Experiment Resolution Improvement and Intermediate Structure of the Giant Dipole Resonance. // Proceedings of the 8-th Seminar on Electromagnetic Interactions of Nuclei at Low and Medium Energies, ИЯИ PAH, -M., 1992, стр. 284-287.

8). В.В.Варламов, М.ЕСтепанов, В.В.Сапуненко. Фотоедерные данные 1986-1990. Указатель. // Издательство Московского университета, -М, 1991.

9). N.G.Efimkin, D.A.Rodionov, M.E.Stepanov. Comparative Analysis of Mathematical Tools for Spectrometer Resolution Improvement. // International Conference on Nuclear Data for Science and Technology. Book of Abstracts, ORNL, USA, 1994, p. C31.

10). V.V.Varlamov, N.G.Efimkin, B.S.Ishkhanov, V.V.Sapunenko, M.E.Stepanov. Evaluation of ^'•■""•Cufonp) Reaction Cross Sections. // International Conference on Nuclear Data for Science and Technology. Book of Abstracts, ORNL, USA, 1994, p. A41.

11). I.N.Boboshin, V.V.Varlamov, N.G.Efimkin, V.V.Sapunenko, M.E.Stepanov. The MSU INP CDFE Activities in Photonuclear Data Compilation and Evaluation in EXFOR, ENSDF, and NSR. // Coordination of the Nuclear Reaction Data Centers. Report on an IAEA Advisory Group Meeting Hosted by the NEA Data Bank. Paris, 25-27 April, 1994. IAEA Report INDC(NDS)-308, Vienna, 1994, p. RIO.

12). В.В.Варламов, М.Е.Степанов, В.В.Сургуганов, А.А.Хороненко

A.П.Черняев. Банк ядерно-физических данных ЦЦФЭ НИИЯФ МГУ. // Пятая Всесоюзная научная конференция по защите от ионизирующих излучений ядерно-технических установок, ИФВЭ,

1989, стр.63.

13). В.В.Вардамов, М.Е.Степанов, АА-Хороненко, А.П.Черняев. Сечения реакций «т-".«Си(у,Хп). // Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов 40-го совещания. "Наука", -Л.,

1990, стр. 51.

14). A-SAlimov, I.N.Boboshin, A.S.Chepumov, A.P.Chernyjaev, AV.Chizhikov, N.G.Efimkin, A-S.Gabelko, I.V.Gribov, AAKhoronenko,

B.S.Ishkhanov, I.M.Kapitonov, AM.Kondrashov, E.V.Lazutin, V.I.Mokeev, SJu.Morozov, V.N.Orlin, I.M.Piskarev, AG.Rzhanov, V.V.Sapunenko, V.I.Shvedunov, AV.Shumakov, V.M.Sorvin, MASotnikov, M.E.Stepanov, V.V.Surgutanov, AV.Tiunov, VAUshkanov, V.V.Varlamov. Report for the 1990 Gordon Conerence on Photonuclear Reactions. // 1990 Gordon Research Conference on Photonuclear Reactions. Research summaries.

15). В.В.Варламов, Н.Г.Ефимкин, М.Е.Степанов. Анализ и оценка сечений фотоядерных реакций на изотопах меди. // Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов международного совещания, "Наука", -СПб, 1992, стр. 241.

16). V.V.Varlamov, V.V.Sapunenko, M.E.Stepanov. Photonuclear Data Index 1986-1990. // INDC(CCP)~348, IAEA, Vienna, 1992.

17). В.В.Варламов, Н.Г.Ефимкин, Б.С.Ишханов, В.В.Сапуненко, М.Е.Стспанов. Новые данные о сечениях реакций 63'и.естСи(у,п) в области ДГР. // Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов Международного совещания, "Наука", -СПб, 1994, стр. 200.

18). С.Н.Бслясв, В.В.Варламов, ВАСеливерстов, ВАСеменов, М.Е.Степанов, Н.К.Стефанович, В.В.Сургуганов, ААХороненко, А-П.Черняеь. Обработка фактографической ядерно-физической информации в системе ЕХРОЯ. // Тезисы докладов всесоюзного совещания специалистов в области научно-технической информации по проблемам создания и использования фактографических баз данных, ВИНИТИ, -М., 1989, стр.28-30.

19). И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, М.Е.Степанов, В.В.Сургуганов, ААХороненко А.П.Черняев. Фактографические базы данных для ядерной физики. // Тезисы докладов всесоюзного совещания специалистов в области научно-технической информации по проблемам создания и использования фактографических баз данных, ВИНИТИ, -М., 1989, сгр.150-152.