Дослiдження взаемодii кластерних та колективних квадрупольних ступенiв вiльностi ядра 20Ne тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

Академ1я наук Укра1ни 1нститут теоретично! физики 1м. М. М. Боголюбова

На правах рукопису

Бистренко 0лвкс1й Васильович

доаидшш взабмодп тсжрних та колектившх квадрупольнж

СТУПЕШВ ВШИ0СТ1 ЯДРА 20Ке

01.04.02 - теоретична ф!зика

Автореферат дасертацИ на здобуття вченого ступаня кандидата фХзико-матвматичншс наук

К и I в -1933

Дисертац1вю в рукопис.

Робота виконана в 1нститут1 теоретично! ф1зики 1м. М. Ы. Боголюбова АкадемП наук Укра1ни.

Науков! кер1виики: доктор ф1зико-математичних

наук, професор Ф1л1пов Г. Ф.

кандидат ф!знко-математичних наук 0хр1менко I. П.

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор ф!зико-математичних

наук Сименог I. В.

кандидат ф1зико-математичних наук Доценко I. С.

Пров1дна орган1зац!я: 1нститут ядерних досл1даень

АН Украхни

Захист в!дбудвться " о^/»-^¿¡гг^ 1993 р. 0 "// годин! ш зас!данн1 спец!ал!зовано! вчено! ради (шифр Д 016.34.01) щи 1кститут1 теоретично! фХзики 1м. М. Ы. Боголюбова АквдемИ нау] Укра1ни (252143, КШв-143, вул. МетролоПчна, 140).

8 дисертаЩею мояна ознайомитись у скшотец: 1нституту теоретично! ф18ики А2^Укра!ни. _

Автореферат розЮлашй «/уисГои&М 1993 р.

Вчений секретар Спец1ал1зовано1 ради доктор ф!з.-мат. наук

В. е. Кузьм!чев

ЗАГАЛША ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуаяън1сть проблеии. Головн1 усп!хи м1кроскоп!чно! теорП легких ядер останн!м часом пов'язан! з розвитком Оагатоканалышх BopiaHTiB мэтода резонуючих груп (МРГ) - одного а найб!лып ефективних метод!в досл!даення р!зноман1тних мод руху ядер. Под!бн! п1дходи дали можлив!сть теоретично описати процеси взаемодИ р!зних канал!в (кластерних та колективних) найлегших ядер та вивчити 1х вплив на структуру суц1льного спектра. Однак, вже у випадку ядер sd- оболонки посл!довнэ м!кроскоп!чне врахування нав!ть деох канал!в пов'язане з! значнши труднощаг.м. Одною з найб!льш ц!кавих систем такого роду е ядро гоКе. Експеримэнтальн! дан! вказують, з одного боку, на !стотню а-кластеризац!ю 30Ne, про що св!дчить, наприклад, низька енерг!я порогу у а-160- канал!. 3 1ншого боку, пов9д!нка Е2-ймов!рностей, зокрема, явице г!гантського квадрупольного резонансу, цо проявляеться у вигляд1 значно! концентрацИ ймов1рностей Е2- переход!в в облает! 20 - 30 МеВ, св!дчить про важливу роль квадрупольно!, коди у формуванн! структур« суц!льного спектра. М!кроскоп!чн! к розрахунки структура цього ядра, виконан! до цього часу, врахсвують лише окремо або кластерн!, або колективн! канали, 1 не дають змоги пояснити в рамках единого п!дходу основн! властивост! суц!льного спектра. Так, наприклад, кластерн! модел!, як! задов!льно описують параметра бар'ерних резонанс!в, не монуть пояснити енергетичний розпод!л Е2- ймов!рностей. Щодо колективних моделей, як! добре описують повед!нку Е2- ймов!рностей та явище г!гантського квадрупольного резонансу, то вони взагал1 не в змоз! пояснити 1снування суц!льного спектра у розглядуван!й облает! енерг!й (до 30 МеВ), бо колективн! канали залишаються тут закритими. У зв'язку з цим ввдаеться актуальним розв'язання двоканально! задач!, яке враховувало б зв'язок кластерного 1 колективного квадрупольного канал!в.

Метою робота в досл!дження вшшву взаемод!! а- кластерно! та колективно! квадрупольно! мод руху ядра гсНе на структуру суц!льного спектра в рамках посл!довного м!кроскоп!чного п!даоду

- алгебра1чно1 верс11 МРГ. Головну увагу Оуло прид1лено вивченню реэонансякх стан!в в оуц!льному спектр1, а такох досл1дженню пов9д1нки ймов!рностей квадрупольних переход1в м1* станами дискретного та суц!льного спектр!в.

Наукова новизна та практична Щнн1сть робота полягае у тому, «о вперше еиходячи з посл1довно! м1кроскоп1чно1 теорП розв'язана задача досл!даення структура суц1льного спектра 20Уе в урахувакням зв'язку а- кластерного та колективного квадрупольного канал!в:

одержано явн! вирази для матриц! густини та тв1рних 1нвар1ант1в для опэратор1в кХнетично! та потенц1ально2 енерг1й, одиничного та квадрупольного операторХв. При цьому останн1 в основою для досл!даоння в рамках запропонованого методу 1нших ядер 8(1- оболонки (п+,б0; р*'б0, а також таких систем, як а+ 40Са, п+40Са, тощо). 0триман1 результати можуть бути використан1 для розрахунку не т!лькн потенц1альноХ енергИ, зумовлено! д1ею Ш-сул, алв також для обчислення кулон1всько1 енергИ ядер 8(1-оболонки. Кр1м того, знайден! вирази можуть бути застосован1 безпосередаьо в розрахунках властивостей ядер ай- оболонки в альтернативних верс1ях ШТ як ядра 1нтегральних р1внянь;

уперше сформульована та розв'язана система р!внянь динам1ки алгебраХчноХ верен МРГ для вшадку взавмодИ кластерной та колективно! мод гоВе\ розраховано спектр зв'язаних станЛв 1 параметра (положения та ширини) бар'ерних 1 квадрупольних резонанс1в; знайдено фази та перер1зи а- 1бО- розс!яння для р!зних кутових моментХв та парностей;

розраховано Ймов1рност1 Е2- переход!в м1к стенами зв'язаного та суц1льного спектр1в та в1дпов1дн1 квадрупольн1 правила сум; розглядено мохлив1сть пояснения г1гантського квадрупольного резонансу у рамках даного методу, а також правом1рн!сть епроксимац11 суц1льного спектра станами дискретного спектру (якаприйнята у колекишних моделях);

досл1даена залежнхсть отриманих реаультатХв в1д використаних М-потенц1ал1в, розглядуваних мод руху та в1даов1дних конф!гурац1й базисних функцШ.

Апробац1я робота. Головн1 результате дасертацИ допов1дались на XXXII нарад! з ядерно! спектроскоп!! та структури атомного ядра (Ки!в, 1982); на м!жнародн1й конференцН "Physics In Ukraine" (Ки!в, 1993); на сем!нарах 1ТФ АН Укра!ни.

Публ1кац11. Головн1 результата дасертацИ [1 -* в] опубл1кован1 у вигляд! статей в курнал1 "Ядерная физика", препринт1в 1ТФ АН Укра!ни, в працях конференц1й.

Структура та об'ей дасертацИ. Дисертац1я складаеться з! вступу, трьох розд!л!в, заключения, додатку та сшску щтоваио! л1тератури з 59 найменувань. Загальний об'ем дасертацИ - 94 стор!нки друкованого тексту, включаючи 31 малшок 1 4 таблиц!.

3MICT РОБОТИ

У вступ1 обгрунтовано актуальн1сть поставлено! проблеми, сформульовано мету роботи, окреслено структуру дасертацИ.

Головними етапами при розв'язуванн! конкретно! задач! в рамках алгвбра!чно! вере!! ШТ е:

1) визначення актуальних нуклонних мод та побудова в1дпов1дних тв1рних 1нвар!ант1в;

2) побудова у явному вигляд! динам!чно! сиотеми л1н!йних алгебра!чних р!внянь;

3) розв'язання р1внянь динам1ки.

Метою першого розд1лу е рвал!зац1я пункт 1в 1) 1 2) для випадку задач! взаемодИ а- кластерного та колективного квадрупольного канал!в в ядр! Z0Ne. При цьому головну увагу прид!лено обрахунку явного вигляду тв!рних 1нзар!ант!з для оператор!в, що входять до гам!льтон!ану систеш; у вшадку ядер sd- оболонки под1бн1 розрахунки з техн1чного боку в надзвичайно складними.

Побудовано тв1рн! функцИ для осциляторного базиса, придатного для досл1дхення двоканально! задач!, а такок гнайдено явний вигляд одночвстинкоео! матриц! густинп для розглядувапо! системи, яка в потужним засобом обчислення тв!рних 1нвар1ант1в для р!зноман!тних оператор!в. Знайдено явний вигляд тв!рних

1нвар!ант1в для таких оператор!в ф1зичних величин, як одиничний оператор, оператори к!нетично! та нотенц!ально1 енерг1й. Розглянуто можлив1сть застосування отриманих результат^ для обчислення кулон!всько! енергП 20Ке.

Тут також сформульован! р!вняшш динам!ки алгебра!чно! верен МРГ для дано! задач1 та розглядаються метода !х розв'язакня для вшадк1в дискретного 1 суц!льного спектр!в.

У другоыу розд1л1 дисертац!! виходячи з отриманих р!внянь динам1ки досл!даено стани дискретного та суц!льного спектр!в 201Яе, а також фази та перер1зи а-,б0- розс!яння для р1зних парностей та кутових момент1в. Для опису нуклон-нуклонно! взаемод!! використано ряд нап!вреал!стичних Ш- потенц1ал!в. Розрахунки проведен! як без, так 1 з урахуванням кулон!всько! взаемод!! для р1зноман!тних конф!гурац!й базисних функц!й та в1дпов!дних !м мод руху.

Одним з головних питань при розгляд! 1зольованого а-кластерного каналу е питания про походаення 0* - 4* -обертально! смуги резонанс1в, що спостер1гаеться в облает! 2-4 МеВ над порогом а- 160 розвалу. Б!льа!сть автор!в схиляються до думки про 11 кулон!вську природу; проте, можна зустр!ти 1 спроби альтернативных пояснень. Виконан! в дисертац!! розрахунки Шдтвердаують кулон!вське походаення ц!е! смуги.

В цьому роздШ розглянуто також питания про можлив!сть пояснити в рамках запропонованого мотоду а- кластерну природу 10+ - резонанс!в, що спостер!гались останн!м .часом в облает! 26 - 28 МеВ. Проведено пор!вняння отриманих результата з розрах^шама структури ядра г0Ие, що враховують лише квадруиолъний канал, а також з розрахунками а- кластерной структури гоНе, вккояаними у традиц!йних вариантах МРГ.

При розгляд! двоканально! задач! головну увагу було звернено ка валив квадрупольно! мода на структуру суц!льного спектра. Одне з осиовних питань при цьому - про моклив!сть прояЕу (у вигляд! резонансного стану) або розчинення квадрупольного збудаення у суц!льному спектр! п!сля врахування кластерного каналу; в!дпов!дь на це питания заложить в!д !нтенсивност! зв'язку канал!в. У зв'язку з цим у дисертацИ обговорюзться шклив!сть застосування у вшадку дано! задач!

емп!ричного критер!», запропонованого останнХм часом !ншими авторами. Як св!дчать проведен! розрахунки, згаданий криторХй у розглядупаиому вютадку потребуе уточнень.

Досiдлено повод!нку хвильовкх функц!й суц!льного спектра, фаз та яэрер!з!в а- 160 розс!яння в облает! енерг!й, близьк!й до резонансно!. Показано, що при наблишенн! до квадрупольного резонанса в!дбуваеться "розхитування" квадрупольно! мода: вкески в1дпов1дних квадрупольних ояШтуд у пор1внянн! з кластерними р!зко зростають.

Виконана оц!нка ядерних ширин (та !ших парамэтр!в) квадрупольних резонанс!в.

В трвтьоиу розд!я! дисертацП двоканальний вар!ант алгебра1чно! вере!! МРГ застосовано до розгляду ймов1рностей Е2-пероход!в м!ж станами дискретного та суц!лыюго спектр!в 20Ne та явища г!гантського квадрупольного резонансу. Сл!д п!дкрэслити, що, нэ дивлячись на те, що осталн!м часом в л!тератур! було зроблено спробу урахувати вплив зв'язку а- кластерного та колектавного квадрупольного канал!в Z0Ue на повед!нку Е2-ймов!рностей, проте, дуже обмежена к!льк!сть врахованих у ц!й робот! кластерних функц!й (до 6), а такоя застосованй мзтод (апроксимац!я суд!льного спектра дискретами р!внями, отриманими в результат! д!агонал!зац!1 гам!льтон!ана на обкэженому базис!) не дають змоги говорити про посл!довне урахування кластерного каналу. Справа у тому, що для коректного ormey суц!лького спектра ыеобх!дно розв'язузати задачу з в!дпоз!днемн гракичнимя умовами, тобто враховуваты асимптотику хвильоеих фуккц!Л сутльного спектра у кластерному канал!. Тому одно з голоенех питань, що були вивчен! - про правом!рн!сть зпрокскмацП ноперервного спектру дискретними рХвнями, як цэ робилось до цього часу у колективних моделях.

У цьому розд!л! такоа розглянуто енэргетично- зввкене квадрупольне правило сум; досл!даено задекн!сть енергетичного розпод!лу Е2- ймов!рностей в!д конф!гурац!1 базисних фуякц!й та в!д застосовуваних ЮТ- потенц!ал!в; проведене пор!вняння отриманих результат!в з експериментом та данпми 1ших аЕтор!в (за розрахунками, виконаними в колективних моделях). 3 анал!тичних результата даного розд!лу в!дзначимо явний еигляд

тв1рного матричного елемента для квадрупольного оператора, що потрЮен для обчислення ймов!рностей квадрупольних переход1в.

У 8аключ9нн1 сформульовано головн1 результати дисертацШно! роботи.

1. Побудовано тв!рн! функцН для багаточастинкового осциляторного базиса, придатного для досл!дження взаемодП а-кластерного та колективного квадрупольного каналХв у ядр1 гоИе. Знайдено явний вигляд тв1рних матричних елемент!в для таких оператор!в ф1зичних велич1Ш, як к1нетична 1 потенц!альна енергИ, одшшчний та кзадрупольний оператор. Отриман! явн! вирази для матриц! густини та тв1рних 1нвар1ант!в для розглядувано! задач! являють собою самост1йний 1нтерес, бо значна частина отриманих анал1тичних результат1в е основою для вявчення у рамках запропонованого методу 1ших ядер в<1- оболонки (гс+'бО; рн-'бО, а такок таких систем, як а+40Са, п+40Са тощо). При цьому вони ыоиуть бути використан1 для обчислення не т!льки потенц1ально1 енерг!!, обумовлено! д!ею Ш- сил, але й для розрахунку кулон!всько! енергП ядер вй- оболонки. Кр!м" того, знайдеч! вирази можуть бути використан! безпосередньо у альтернативных вар!антах ЫРГ як ядра 1нтегральних р!внянь.

2. Побудована 1 розв'язанв система р1внянь динам!ки алгебраТчно! вере!! МРГ для випадку взаемодП кластерно! та колектявно! квадрупольно! мод 20Не. Тим самим уперше досл!даення отруктури суц!льного спектра гоНе виконано виходячи в посл1довного м!кроскоп!чного двоканального розрахунку. Досл!даено стани дискретного та суц!льного сдактр!в 20Ые, обраховано фази 1 перер1зи а-160- розс!яння.

3. Обчислено ймов!рност1 Е2- переход!в м!ж станами дискретного 1 суц!льного спектр!в. Вивчено питания про правом!рн!сть апроксимацН суц!льного спектра дискретними рЛвнями, як це було могливим до цього часу в колективних моделях. Розглянуто енергетично- зважене квадрупольне правило сум та явище Пгантського квадрупольного резонансу. Уперше 8'явилась шышв!сть скЗчислювати ймов!рност! Е2- переход!в до будь- якого енергетичного !нтервалу суц1льного спектра.

4. Показано пршщипову мо*лив!сть опису у рамках

запропонованого методу таких яещ у ядр! г0Ие, як 1снуваняя бар'ерних та квадрупольних розонанс!в, г!гантського квадрупольного реэонвнсу. Досл1джено зале*н1оть отриманих результата в!д розглядуваних мод руху, в1дпов1диих 1м хонф1гурац1й базиснкх функц!й та застосованих М- потенц1вл1в.

5. П1дтверджено кулон!вську природу друго! обертвльно! смути 0*, 2*. 4* - резонанс1в в облает! 2-4 МеВ над порогом розвалу.

6. Показано, що урахування квадрупольного каналу в задач! а-,б0-розс1яння призводить до появи в облает! вице 10 МеВ над порогом розвалу додаткових париих обертальних смут резонансних стан!в квадрупольно! природа. П1дкреслимо, що цей висновок отримано в результат! посл1довного м!кроскоп!чного розрахунку 1 не залехить в!д вибору М- сил.

7. Вперше виконано оц1нку ядерних ширин квадрупольних вбудаень 20Ne.

8. Показано, що апроксимац!я неперервного спектру дискретними станами позитивно! енерг!! (нав!ть при досить значн!Я к!лькост1 використовуваних базисних функц1й) в недостатньою для опису повед1нки Е2- ймов!рностей у ядр! гоНе, во не дав змогу визначити енергетичний 1нтервал, до якого повинн! бути в!днесен! в!дпов!да! даскретн! дан!. Коректний опис суц1льного спектра в рамках алгебра1чно! вере!! МРГ дав !стотньо б!льш детальну !нформац!ю.

9. Показано, що урахування взаемодИ кластерного та колективного квадрупольного канал!в призводить до свовр!дно! конкурент 1 Mis бар'ерними та квадрупольними резонансами та до пов'язаного з нею перерозпод!лу Е2- ймов!рностей м!а в!дпов!дними областями суц1льного спектра. Спостер1гаеться 1стотнье дом!нування або бар'ерних, вбо квадрупольних резонанс1в.

Головн1 результата дасертацИ опубл1кован1 в роботах:

>

1. Бнстренко А. В. Алгебраическая реализация метода резонирупдих груш для системы *Не - 16о. Препринт ИТФ-81-131Р, 1981, 19 о.

2. Бнстренко А. В. Алгебраическая реализация метода резонирующих

груш для системы 4Не - 1б0. Тезисц докладоз XXXII совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Киев, 16 - 18 марта, 1982, "Наука".

3. Быстренко А. В. Исследование кластерной структуры ядра 20Ne в алгебраической версии МЕГ. "Ядерная Физика", 1984, т. 40, вып 2(8), с. 389-393.

4. Bystrenko А. V. A study of cluster structure of шс1еиз 20Ne 1л an algebraic version of RGM. Preprint ITP-83-116E, 14 p.'

Б. Быстренко А. В., Охрименко И. П. Исследование квадрупольных резонансов в а-1б0 рассеянии. "Ядерная Физика", 1993, т. 56, вып. 5, с. 51 - 64.

6. Быстренко А. В., Охрименко И. П. Исследование квадруполышх резонансов в а-1б0 рассеянии. Препринт ИТФ-92-23Р, 1992, 21 с.

7. Bystrenko А. V., Okhrlir.enko I. P. The coupling of cluster and quadrupole channels In 20Ne and Its influence on the continuous spectrum structure. In: International Conference "Physics in Ukraine", Kiev, 22 - 27 June, 1993, p. 25 - 28.

8. A. V. By3trer&o, I. P. Okiirlmenko. The connection between cluster and collective quadrupole channels in 20Ne and E2-transitlon probabilities between the bound and continuous spectrum states. Preprint ITP-93-53E, 1993, 18p.

БИСТРЕНКО ОЛЕКС1И ВАСИЛЬОШЧ

Досл1даення взаемодП кластерных та колективних квадрупольних ступен!в в!льност! ядра 2°Ие

Зам.- Формат 60x84/16 ОСл.-взд.арк.- 0,64

Шдписано до друку 05.11.93 р. Тиран 100 екз.

Пол1граф1чна д1льниця 1ТФ АН УкраХки