Экспериментальное исследование изотопов водорода 4,5,7H в реакциях на пучках ядер 3H и 8He тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

7-2004-127

На правах рукописи УДК 539.172.13+ 539.172.17

СИДОРЧУК Сергей Иванович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА 4,5,7Н В РЕАКЦИЯХ НА ПУЧКАХ ЯДЕР 3Н И 8Не

Специальность: 01.04.16 — физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Дубна 2004

Работа выполнена в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Головков М.С.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.А. Карнаухов доктор физико-математических наук, профессор Б.В. Данилин

Ведущее предприятие

НИИ физики СПбУ (г. С-Петербург)

Защита диссертации состоится «_»_2004 года в «_» часов на

заседании диссертационного совета Д 720.001.06 при Лаборатории нейтронной физики им. И.М. Франка и Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна, Московская обл.).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ. Автореферат разослан «_»_2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета ^ У ,__

кандидат физико-математических наук -—IСг^с,—"*- А.Г. Попеко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Работа была выполнена в рамках исследований свойств ядер вблизи границы нуклонной стабильности, которые проводятся в Лаборатории Ядерных Реакций им. Г.Н. Флерова ОИЯИ. В настоящее время благодаря развитию техники радиоактивных вторичных пучков и методической базы эксперимента появились новые возможности для исследований свойств легких нейтроноизбыточных ядер. Важное место в этой группе ядер занимают нуклонно-нестабильные изотопы водорода. Несмотря на почти сорокалетнюю историю исследований, на сегодняшний день экспериментальные данные о свойствах этих изотопов противоречивы, а в случае 7Н практически полностью отсутствуют.

Использование радиоактивных пучков позволяет получать экзотические ядра в реакциях передачи одного или двух нуклонов, которые характеризуются большими сечениями по сравнению с реакциями на пучках стабильных ядер, поскольку механизм реакций со стабильными ядрами во входном канале и экзотическими ядерными системами в выходном канале, как правило, связан со сложной перестройкой исходной системы.

Применение систем регистрации с большим аксептансом позволяет изучать эти ядра в широких диапазонах кинематических параметров, благодаря чему стала возможной более надежная индентификация и разделение различных процессов. Высокая эффективность регистрации, характерная для таких систем, в сочетании с использованием в качестве мишеней сжиженных газов, таких как тритий и дейтерий, позволяет проводить исследования процессов, для которых характерен уровень сечения порядка нескольких десятков

Целью работ, вошедших в диссертацию, является:

• Изучение свойств резонансного состояния 4Н в реакциях однонейтронной передачи 2H(t,p)4H и Выбор оптимальных условий для выделения

- резонанса и определение его параметров;

• Изучение свойств тяжелого изотопа водорода 5Н в реакции передачи двух нейтронов H(t,p)5H. Определение энергии и ширины основного состояния Н.

• Исследование механизма квазисвободного рассеяния налетающего тритона на протоне, связанном в дейтроне, и на дейтроне, связанном в мишенном тритоне. Сравнение характеристик этих процессов.

• Определение верхнего предела времени жизни метастабильного состояния 7Н в реакции 2Н(8Не,7Н) методом прямой регистрации.

В связи с указанными целями в диссертационной работе ставятся и решаются следующие задачи:

• Проведение экспериментального исследования реакции передачи нейтрона 2H(t,p)4H с использованием первичного пучка тритонов с энергией 58 МэВ, жидкой дейтериевой мишени и системы регистрации продуктов реакции, позволяющей измерять кинематические характеристики как заряженных частиц, так и нейтронов. Для определения энергии в системе тритон -нейтрон использовался метод недостающей массы, в качестве дополнительных признаков использовались два типа совпадений: совпадения двух заряженных частиц и совпадения заряженной частицы с нейтроном. По результатам измерений выполнен комплексный анализ процессов и механизмов реакций в выходном канале p-t-n. Найдены кинематические параметры, позволяющие оптимальным образом идентифицировать и разделить все процессы в данном выходном канале: реакцию передачи нейтрона с образованием резонанса 4Н, квазисвободное рассеяние налетающего тритона на протоне, связанном в дейтроне, развал дейтрона с взаимодействием в конечном состоянии протон - нейтрон и реакцию передачи протона с образованием нуклонно-нестабильных возбужденных состояний а-частицы. Определены кинематические области, наиболее оптимальные с точки зрения выделения определенных процессов и минимизации вклада конкурирующих реакций. Определены параметры резонанса 4Н, включая полюс S-матрицы, а также характеристики квазисвободного рассеяния.

Проведение экспериментального исследования реакции передачи нейтрона 3Н(^)4Н методом недостающей массы с использованием первичного пучка тритонов с энергией 58 МэВ и жидкой тритиевой мишени. Задачи, аналогичные упомянутым в предыдущем пункте, решаются для выходного канала d-t-n. Идентификация процессов и механизмов реакций, возможных в данном выходном канале: реакция передачи нейтрона с образованием 4Н, реакция передачи дейтрона с образованием возбужденного состояния 5Не, а также квазисвободного рассеяния налетающего/мишенного тритона на дейтроне, связанном в мишенном/налетающем тритоне. Определение параметров резонанса 4Н и характеристик квазисвободного рассеяния тритона на дейтроне, связанном в мишенном тритоне.

Проведение экспериментального исследования реакции передачи двух нейтронов 3Н(^р)5Н на первичном пучке тритонов с энергией 58 МэВ с использованием жидкой тритиевой мишени. Получение спектров энергии 5Н методом недостающей массы при условии регистрации ядер отдачи (инклюзивный спектр протонов), совпадений протонов с тритонами из распада 5Н, а также тройных совпадений протон - тритон - нейтрон. Проведение компьютерных симуляций вероятных процессов в выходном канале рЧ-п-п. Результаты симуляций использовались при подгонке экспериментального спектра энергии 5Н, полученного в результате регистрации совпадений трех частиц. Выделение резонансов в системе 5Н и определение их параметров.

Оптимизация эксперимента по поиску долгоживущего 7Н методом его прямой регистрации в реакции выбивания протона из ядра 8Не 2Н(8Не,'Н). Проведение эксперимента на вторичном пучке ядер 8Не с использованием жидкой дейтериевой мишени. Определение и исключение фоновых процессов, способных имитировать регистрацию Н.

Разработка и создание многопроволочных пропорциональных камер с высокой эффективностью, предназначенных для измерения траекторий ядер вторичных радиоактивных пучков с малой ионизирующей способностью.

Научная новизна работ, вошедших в диссертацию, заключается в следующем: 1 Впервые в эксперименте получен спектр энергии 4Н, практически не содержащий вклада конкурирующих процессов. При анализе результатов эксперимента использован оригинальный метод представления данных, позволяющий разделять области локализации процессов с широкими распределениями кинематических переменных. Результатом измерений является практически полное, в пределах экспериментальных ошибок, совпадение значений энергии и ширины основного состояния 4Н, с параметрами, полученными принципиально независимым способом, в результате анализа фазовых сдвигов упругого рассеяния в системе изоспин-аналогового состояния

2. Впервые в результате эксперимента получены значения энергии и ширины основного состояния 4Н, соответствующие полюсу S-матрицы.

3. Впервые проведено детальное исследование квазисвободного рассеяния тритона на заряженных частицах, связанных в дейтроне и тритоне, в области малых энергий. Близкие значения энергии в системе цм для двух процессов дают возможность сравнить характеристики квазисвободного рассеяния на частицах, связанных в ядрах, значительно отличающихся энергией связи.

4. Впервые предпринята попытка получения сверхтяжелого изотопа водорода 7Н в реакции выбивания протона из ядра 8Не 2Н(8Не,7Н). Толщина жидкой дейтериевой мишени обеспечивала полную остановку ядер пучка, таким образом измерения были проведены в широком диапазоне энергий налетающих ядер от начальной энергии пучка (153 МэВ) до энергии, соответствующей порогу реакции (87 МэВ). В результате эксперимента определен верхний предел времени жизни 7Н. Установлен верхний предел сечения образования 7Н в реакции 8Не 2Н(8Не,7Н) - 3 нб/ср.

Практическая ценность.

• В работе показано, что задача определения параметров широких состояний требует достоверной идентификации и описания конкурирующих процессов. Кроме этого, показано, что к ошибкам при определении параметров широких

состояний может приводить использование приближенной формы записи формулы Брейта-Вигнера, а также пренебрежение фактором фазового объема, который существенным образом влияет на значения параметров широких состояний при малых энергиях в системе центра масс. Поскольку теоретическое описание структуры 5Н базируется на свойствах резонанса 4Н, результаты экспериментов по изучению 4Н могут использованы для построения теоретических моделей более тяжелого изотопа водорода 5Н.

Диапазон энергии основного состояния 7Н 0.1 - 1.8 МэВ, определенный в настоящей работе, может быть использован как в теории, так и при планировании новых экспериментов по изучению структуры 7Н. Многопроволочные пропорциональные камеры, созданные в рамках диссертационной работы, могут быть использованы в экспериментах с использованием вторичных пучков. Камеры испытаны на вторичных пучках частиц с малой ионизирующей способностью 6,8Не с энергией в диапазоне от 150 МэВ до 200 МэВ. Эффективность регистрации камер составляет около 90%. Предельная интенсивность пучка, отвечающая данной эффективности, составляет 5*106 с-1 и может быть увеличена при использовании соответствующих газовых смесей.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на следующих совещаниях и конференциях:

• Международный симпозиум EXON-2001 (Байкал, Россия, 24-28 июля 2001 г.)

• 17 Международная конференция Nuclear Physics in Astrophysics (Дебрецен, 30 сентября - 4 октября 2002 г.)

• VIII Международная конференция Nucleus - Nucleus Collisions (Москва, Россия, 17-21 июля 2003 г.)

• Международный симпозиум EX0N-2004 (Петергоф, Россия, 5-12 июля 2004 г.)

Публикации. По результатам исследований, составивших основу диссертации, опубликовано 6 работ. Результаты, вошедшие в эти работы, были получены автором в период 1999 - 2004 гг.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и изложена на 100 страницах машинописного текста, включая 36 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 90 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность поставленных задач, содержится обзор литературных данных по теме диссертации, сформулирована цель работы, изложены основные положения, которые выносятся на защиту, и приводится краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе приведено описание экспериментальных методик, включающее описание масс-сепаратора АКУЛИНА и характеристики первичного пучка тритонов и вторичного пучка 8Не. Приведено описание криогенного мишенного устройства, предназначенного для получения жидких дейтериевой и тритиевой мишеней, которые использовались в экспериментах. Кроме этого, в первой главе содержится описание детекторов, входивших в систему регистрации продуктов реакций, а также описание и характеристики многопроволочных пропорциональных камер, предназначенных для измерения траекторий частиц пучка.

Вторая глава посвящена результатам эксперимента по изучению 4Н в реакциях передачи одного нейтрона 2H(t,p)4H и 3H(t,d)4H. В этой главе приводится описание схем экспериментов и результатов, полученных в различных измерениях, включая измерения совпадений заряженных частиц 2H(t,pt) и 3H(t,dt), а также совпадений заряженной частицы с нейтроном 2H(t,pn) и 3H(t,dn). Для измерения углов и энергий заряженных частиц в эксперименте использовались два телескопа, состоявших из различных наборов кремниевых детекторов. Нейтроны регистрировались с помощью нейтронного спектрометра DEMON. Частицы, отвечающие выходному каналу p-t-n, благодаря большому аксептансу системы регистрации регистрировались в широком диапазоне кинематических параметров.

Регистрация парных совпадений частиц из трехтельного выходного канала обеспечивала условия кинематически полного измерения.

Был проведен детальный анализ конкурирующих процессов и показано, что все возможные парные взаимодействия продуктов реакций в конечном состоянии и механизмы реакций дают вклад в изучаемые выходные каналы.

В случае реакции 2H(t,p)4H для выходного канала p-t-n идентифицированы взаимодействия в конечном состоянии тритон-нейтрон (реакция передачи нейтрона с образованием 4Н), протон-нейтрон (виртуальное состояние синглетного дейтрона) и квазисвободное рассеяние тритона на протоне, связанном в дейтроне. Показано, что имеются признаки наличия взаимодействия в конечном состоянии протон - тритон (реакция передачи протона с образованием нуклонно -нестабильного возбужденного состояния а-частицы). Последняя реакция имеет максимум энергетического распределения сечения ниже порога регистрации. Перечисленные процессы, за исключением квазисвободного рассеяния налетающего тритона на нейтроне, связанном в дейтроне, кинематика которого не согласуется с аксептансом системы регистрации, полностью исчерпывают возможные взаимодействия в выходном канале p-t-n. Результаты измерений наиболее полно и наглядно могут быть представлены с помощью распределения проекций импульсов нейтрона на плоскость реакции. На рис. 1 показано такое распределение для зарегистрированных p-t совпадений. В этом случае нейтрон является ненаблюдаемым и его кинематические характеристики вычисляются. Поскольку основным предметом исследования является 4Н, импульс нейтрона вычисляется в системе цм 4Н. Цифрами 1, 2 и 3 обозначены, соответственно, начала систем цм ^п, p-t-n и лабораторной системы. Направления вылета протона и 4Н в системе цм ^п показаны стрелками. В данном представлении волна, расходящаяся от нуля системы координат, соответствует распаду основного состояния 4Н. В окрестности области 3 сосредоточены события, отвечающие квазисвободному рассеянию налетающего тритона на протоне, связанном в мишенном дейтроне. События, локализованные в левой части рисунка, соответствуют взаимодействию в конечном состоянии протона и нейтрона.

Наиболее благоприятные условия для изучения 4Н, с точки зрения минимизации вклада конкурирующих процессов, реализуются в случае

регистрации р-п совпадений. На рис. 1 эта область соответствует угловому диапазону 0° < <рп < 120°. Спектр недостающей массы 4Н, полученный в этих

условиях, показан на рис. 2.

Рис. 1. Импульсное распределение нейтронов в системе цм 1-п, >е на плоскость реакции 2Н(1,р при условии совпадений.

Аналогичный анализ экспериментальных данных был сделан для случая реакции Окончательным результатом измерений явлются три спектра недостающей массы 4Н, полученных в измерениях 2H(t,pt), ^(^п) и 3Щ^п). При подгонке спектров использовались энергетические зависимости сечений для

С 3 0 25

.о

ь. св 02

0 15

01

0 05

0

■ V 1 4 Л4

1 чтГ

14

Т \ и 1

ю

Рис. 2. Спектр энергии 4Н, измеренный в реакции 2Н(1,рп). Штрих-пунктирной линией показана эффективность регистрации в зависимости от энергии Ет.

идентифицированных процессов, полученные в резульате соответствующих симуляций. Для описания резонанса 4Н использовалась формула Брейта-Вигнера

в которой учитывался фактор фазового объема, что существенно при относительно

невысокой энергии в системе цм Ест = 21 МэВ.

Параметры основного состояния 4Н 2, полученные в результате

одновременной подгонки трех спектров, приведены в таблице 1. Полученные

результаты хорошо согласуются с результатами фазового анализа данных по

упругому рассеянию в изоспин-аналоговой системе р-3Не.

Таблица 1. Параметры резонанса 4Н, полученные в различных работах.

Ег„, МэВ у2, МэВ Гг„, МэВ ГоЬ„ МэВ Е0, МэВ Г0) МэВ

[&<Ю4] 3.05 ±0.19 3.03 ± 0.65 5.14± 1.38 4.18± 1.02 1.99 ±0.37 2.85 ±0.30

[В1а91] 3.1 ±0.3 2.3

[ТП92] 3.19(2) 5.42 (Г)

[АгаОЗ] 1.52(2") 4.11(2)

[БкКМ] - БЛ. 81<1огсЬик а а1„ РЬув. Ьей. В594 (2004) 54-60. [В1а91] - Б. В^иэ е! а1., РЬуз. Реу.С44 (1991) 325-328. [Т1192] - О.Я. ТШеу « а1, Ыис1. РИув. А541 (1992) 1 -104. [АгаОЗ] - К. Ага1, Р1ш. Яеу. С68 (2003) 034303-1 - 7.

В работе [SidO4] опубликованы результаты экспериментов, вошедшие в настоящую диссертационную работу. В работах [В1а91] и [SidO4] изучалась реакция 2Н(^р)2Н. В работе [П192] содержатся результаты зарядово-симметричного отражения Я-матрицы 4Ы, этот результат по ряду причин можно считать наиболее надежным из всей совокупности экспериментальных данных. Из таблицы видно, что в пределах экспериментальных ошибок результаты работ [ГА92] и [SidO4] можно считать совпадающими.

В двух последних колонках таблицы 1 приведены энергия и ширина основного состояния 4Н Ео и Го, соответствующие полюсу S-матрицы Е = Ео - ¡Гц/2. Эти параметры отличаются от Еге5 и Г0ь5- В частности, именно Го определяет время жизни системы. Комплексная энергия является решением уравнения

при условии В последней строке таблицы 1

приведены результаты теоретической работы [АгаОЗ].

Поскольку в реакции однонуклонной передачи кроме основного состояния I* = 2 может заселяться возбужденное состояние Г, вполне вероятно, что полученный результат = 3.05 ± 0.19 МэВ может характеризовать сумму двух состояний, которые вследствие большой ширины не могут быть разделены экспериментально. С другой стороны, можно предположить, что благодаря статистическому фактору 21+1 преимущественно заселяется состояние 2*. Это предположение хорошо согласуется с результатами, полученными путем зарядово-симметричного отражения И-матрицы 4П для основного состояния 4Н 2": Еги = 3.19 МэВ и Гге5 = 5.4 МэВ.

Третья глава посвящена анализу результатов эксперимента по изучению 5Н в реакции передачи двух нейтронов 3Н(1,р)5Н. Увеличение числа частиц в выходном канале до четырех радикально усложняет анализ в сравнении с трехтельным каналом d-t-n, который приводит к образованию 4Н. Большее количество конкурирующих процессов выходном канале реакции, а также меньшее сечение образования не позволяют выделить резонанс 5Н с такой же степенью наглядности, как это было сделано в случае 4Н. Регистрация протона отдачи и тритона из распада 5Н позволяет отделить процессы, протекающие с участием мишенного трития, от фоновых реакций. Основной процесс в выходном канале рЧ-п-п, идущий с наибольшим сечением в лабораторной системе координат, характеризуется малой лабораторной энергией обоих нейтронов, что дает основания полагать, что этим процессом является квазисвободное рассеяние налетающего тритона на протоне, связанном в мишенном тритоне. При этом два нейтрона являются спектаторами. Наиболее благоприятные условия с точки зрения минимизации конкурирующих процессов обеспечиваются при условии регистрации тройных совпадений рЧ-п и ограничений по лабораторной энергии нейтронов, позволяющих уменьшить вклад квазисвободного рассеяния. Полученный в этих условиях спектр недостающей массы 5Н показан на рис. 3.

Рис. 3. Спектр недостающей массы 5Н, полученный в реакции 3Н(1,рШ).

Точечная соответствует эффективности регистрации. Кривые 1,2 и 3 получены в результате симуляций конкурирующих процессов.

Полученный спектр описывается при помощи суммы вкладов различных процессов. Зависимости сечений от энергии 5Н для этих процессов были получены в результате симуляций. Кривые 1, 2 и 3 отвечают вкладам, соответственно, четырехтельного фазового объема и взаимодействий в конечном состоянии п-п и ^ п. Для описания взаимодействия ^п были использованы результаты наших экспериментов, посвященных изучению 4Н. Возможно также альтернативное описание спектра, согласно которому основной вклад в спектр (кривая 3) дает возбужденное состояние 5Н, принадлежащее к дублету 3/2+ и 5/2+. Точечная кривая показывает зависимость эффективности регистрации от энергии 5Н.

Пик при энергии 1.8 МэВ интерпретируется как проявление основного состояния 5Н с = 1/2+. Ширина пика является необычно малой, относительно небольшая статистика позволяет определить только верхнюю границу ширины на уровне 0.5 МэВ. Малая ширина пика может результатом интерференции основного и возбужденного состояний 5Н. Статистическая достоверность этого пика составляет около двух стандартных отклонений.

В четвертой главе содержатся обоснование эксперимента реакции 2Н(8Не,7Н) по поиску долгоживущего изотопа водорода 7Н в реакции 2Н(8Не,7Н) методом прямой регистрации, описание эксперимента и его результаты. Обоснование базируется на зависимости времени жизни 7Н от энергии его распада, полученной методом гиперсферических гармоник в рамках модели с источником. Эта зависимость предполагает ширину основного состояния, соответствующую

времени жизни 7Н 1 не, при энергии распада ниже 100 кэВ. Энергия распада основного состояния 7Н, равно как и его ширина, в настоящее время не известны, однако результаты всех без исключения теоретических расчетов говорят о том, что распад 7Н должен быть сильно замедлен благодаря отсутствию промежуточных резонансов, в результате чего 7Н должен распадаться сразу на пять частиц. Результаты единственного на сегодняшний день эксперимента по измерению энергии резонанса в системе 7Н дают основания предполагать, что эта энергия может быть весьма малой. Таким образом, эксперимент, ориентированный на прямую регистрацию 7Н, позволяет определить верхнюю границу времени его жизни и, соответственно, нижнюю границу ширины основного состояния. Выбранная для эксперимента реакция выбивания протона из ядра 8Не предполагает селективное заселение основного состояния 7Н, «заготовленного» в исходном ядре.

В эксперименте использовался вторичный пучок ядер 8Не и жидкая дейтериевая мишень. Идентификация зарегистрированных частиц проводилась по стандартной методике. Телескоп, предназначенный- для регистрации

продуктов реакции, включал четыре ЛЕ - детектора и основным признаком регистрации 7Н являлись соответствующие корреляции в четырех ДЕ-Е матрицах. Толщина мишени выбиралась исходя из условия максимальной дискриминации выхода из мишени частиц с атомным номером Ъ = 2. Благодаря большой толщине мишени реакция могла проходить в широком диапазоне энергий налетающих частиц: от начальной энергии пучка (153 МэВ) до порога реакции (87 МэВ). При этом энергия 7Н, вылетевшего из мишени, могла изменяться в диапазоне от 55 до 105 МэВ, что позволяло зарегистрировать его в Е - детекторе. Инверсная кинематика реакции обеспечивала высокую эффективность регистрации 7Н.

В результате эксперимента не было обнаружено событий, которые могли бы быть ассоциированы с регистрацией 7Н. Верхний предел сечения образования 7Н, достигнутый в измерении, составляет 3 нб/ср при полном интеграле ядер пучка, прошедших через мишень, 3.3*109. Таким образом, верхний предел времени жизни метастабильного 7Н, отвечающий среднему времени пролета от точки образования до Е - детектора, составляет менее 1 не, что соответствует, согласно оценкам,

сделанным рамках модели «с источником», нижнему пределу энергии распада 7Н 50-100кэВ.

В пятой главе приводятся результаты изучения процесса квазисвободного рассеяния тритона на протоне и дейтроне, связанных, соответственно, в дейтроне и тритоне. Квазисвободные процессы являлись фоновыми в экспериментах,

4.5 тт

посвященных исследованиям резонансов в системах Н, однако результаты наших измерений, а также литературные данные свидетельствуют о том, что эти процессы доминируют в реакциях с участием малонуклонных ядер в области малых энергий и, следовательно, их вклад в спектры энергии изучаемых состояний может в некоторых случаях быть определяющим. Свойства этих процессов, особенно при малых энергиях, таковы, что в определенных случаях они могут имитировать резонансы в изучаемых ядерных системах. Кроме этого, квазисвободные процессы предоставляют уникальные возможности для изучения ядерной структуры и механизмов реакций. В связи с этим изучение квазисвободных процессов-приобретает высокую степень актуальности. В настоящее время современные системы регистрации позволяют исследовать механизм таких процессов на качественно новом уровне, в значительно более широких диапазонах измеряемых параметров.

В пятой главе содержатся результаты измерений угловых и импульсных распределений нейтрона в окрестности начала лабораторной системы коородинат, полученных в реакциях 2Н(1,р1) и 3Н(1Д). В передней, по направлению пучка, полусфере вылета нейтрона угловые распределения нейтронов являются изотропными. В задней полусфере форма импульсного распределения в нашем, случае не может быть определена из-за ограничений аксептанса системы регистрации. Показано, что импульсные распределения нейтрона в случае обеих реакций хорошо описываются модифицированной волновой функцией ядра мишени в импульсном представлении (см. рис. 4). Модификация волновой функции заключается во введении радиуса обрезания, в результате чего Фурье-преобразование волновой функции с радиусом обрезания Яе в качестве нижнего предела интегрирования приводит к следующему виду волновой функции в импульсном представлении

Радиус обрезания исключает из процесса КСР внутреннюю область исходного ядра. Подгонка экспериментальных распределений импульсов спектатора с использованием этого выражения и Rс в качестве одного из подгоночных параметров дает значение радиуса обрезания для квазисвободного рассеяния тритона на протоне, связанном в дейтроне Rс = 4 ± 1 фм и для квазисвободного рассеяния налетающего тритона на дейтроне, связанном в мишенном тритоне Rс = 2.9 ± 0.5 фм. Полученные значения радиусов пределах экспериментальных ошибок являются совпадающими, несмотря на значительные различия в энергиях отделения нейтрона от исходных ядер. Вместе с тем можно отметить, что средние значения радиусов согласуются с соответствующими величинами характерной длины - энергия отделения спектатора), характеризующей

скорость убывания волновой функции в точке сшивки внутреннего и внешнего решений уравнения Шредингера. Характерная длина принимает значения 4.3 фм в случае дейтрона и 2.2 фм в случае тритона. Введение радиуса обрезания свидетельствует о том, что процесс КСР при энергии в системе цм порядка нескольких десятков МэВ носит периферийный характер.

Значения двойных дифференциальных сечений КСР, проинтегрированных по импульсу спектатора, с учетом соответствующих радиусов обрезания, составляют для

реакций 2H(t,pt) и 3H(t,dt) соответственно. В передней полусфере лабораторных углов нейтрона импульсные распределения нейтрона являются идентичными и не зависят от угла его вылета. В задней полусфере импульсные распределения нейтрона не установлены из-за ограничений аксептанса системы регистрации. Интегрирование приведенных выше двойных дифференциальных сечений по телесному углу в передней полусфере лабораторных углов нейтрона дает равномерные угловые распределения da/dQ^ и duldQ.<¡l в диапазоне углов КСР

Ур* и от 105° до 145°. Угловое распределение КСР тритона на протоне радикально отличается от углового распределения свободного рассеяния как по форме, так и по абсолютным значениям сечений.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

• По результатам экспериментов, в которых изучалось резонансное состояние 4Н в реакциях передачи 2H(t,p)4H и 3H(t,d)4H, впервые был проведен комплексный анализ основных процессов в зарегистрированном выходном канале. В результате были определены наиболее оптимальные условия выделения резонанса и получены параметры основного состояния Eres=3.05 МэВ и у2 = 3.03 МэВ;

• Впервые экспериментально установлены энергия и ширина полюса S-матрицы, соответствующие основному состоянию 4Н: Ео - 1.99 МэВ и Го = 2.85 МэВ;

• В результате эксперимента по изучению реакции передачи двух нейтронов 3H(t,p)5H получено значение энергии основного (J* = 1/2+) состояния 5Н 1.8 МэВ. Также получены данные, указывающие на возможность существования возбужденного состояния, принадлежащего к дублету 3/2+, 5/2+ с энергией около 3.5 МэВ;

• В реакции 2Н(8Не,7Н) получена оценка верхнего предела времени жизни ядра 7Н - 1 не. Измерения были проведены на уровне сечения, рекордном для экспериментов с использованием вторичных пучков. Установленный в результате эксперимента верхний предел сечения образования долгоживущего изотопа водорода 7Н составляет 3 нб/ср. Полученный верхний предел времени жизни, согласно оценкам, сделанным в рамках

«модели с источником» (L.V. Grigorenko et al., Eur. Phys. J. A19 (2004) 187201), соответствует нижнему пределу энергии распада 7Н 50 - 100 кэВ;

• Впервые проведено детальное изучение процессов квазисвободного рассеяния тритона на протоне и дейтроне, связанных, соответственно, в дейтроне и тритоне при энергии в системе цм около 20 МэВ. Получены значения радиусов взаимодействия и показано, что при этих энергиях квазисвободное рассеяние является периферийным процессом. Получены значения сечений квазисвободного рассения тритона на связанных протоне и дейтроне;

• Созданы многопроволочные пропорциональные камеры с эффективностью регистрации 90%, предназначенные для трекинга вторичных пучков легких ядер с малой ионизирующей способностью;

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. S.I. Sidorchuk, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, A.M. Rodin, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, A.A. Yuhimchuk, V.V. Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, F. Hanappe, T. Materna, L. Stuttge, A.H. Ninane, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, Experimental Study of 4H in Reactions 2H(t,p) and3H(t,d),

Phys. Lett B594 (2004) 54-60.

2. M.S. Golovkov, L.V. Grigorenko, A.S. Fomichev, Yu.Ts. Oganessian, Yu. I. Orlov, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, Estimates ofthe Hwidth and lower decay energy limit,

Phys. Lett. B588 (2004) 163-171.

3. S.I. Sidorchuk, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, A.M. Rodin, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, M.G. Itkis, E.M. Kozulin, A.A. Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Korsheninnikov,

E.Yu. Nikolskii, I. Tanihata, Resonance States of Hydrogen Nuclei 4H and 5H Obtained in Transfer Reactions with Exotic Beams, Nucl. Phys. A719 (2003) 229c-232c.

4. M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, A.M.

Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, M.G. Itkis, E.M. Kozulin, A.A. Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Yukhimchuk, V.V. Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, S.K. Grishechkin, A.M. Demin, S.V. Zlatoustovskiy, A.V. Kuryakin,, S.V. Fil'chagin, R.I. H'kaev, F. Hanappe, T. Matema, L. Stuttge, A.H. Ninane, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, I. Tanihata, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, N. Alamanos, V. Lapoux, E.C. Polacco, L. Nalpas, Evidencefor Resonance States in 5H, Phys. Lett. B566 (2003) 70-75.

5. G.M. Ter-Akopian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts.

Oganessian, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolski, I. Tanihata, F. Hanappe, T. Materna, L. Stuttge, A.H. Ninane, Resonance States of Hydrogen Nuclei 4H and SH Obtained in Transfer Reactions with Exotic Beams, Ядерная Физика 66 (2003) стр. 1587-1594.

6. M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, G.M. Ter-Akopian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, E.M. Kozulin, A.A. Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Yukhimchuk, V.V. Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, S.K. Grishechkin, A.M. Demin, S.V. Zlatoustovskiy, A.V. Kuryakin,, S.V. Fil'chagin, R.I. Il'kaev, F. Hanappe, T. Materna, L. Stuttge, A.H. Ninane, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, I. Tanihata, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, N. Alamanos, V. Lapoux, E.C. Polacco, L. Nalpas, Super-Heavy Hydrogen Isotopes Studied with 58 MeV Triton Beam,

In Proc. Int. Simposium on Exotic Nuclei EX0N-2001, lake Baikal, Russia, 24-28 July 2001, 334-347.

Получено 9 августа 2004 г.

»166 93

Макет Н. А. Киселевой

Подписано в печать 10.08.2004. Формат 60 X 90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,06. Уч.-изд. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 54556.

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

Введение.

Глава 1. Экспериментальная методика.

1.1. Сепаратор АКУЛИНА.

1.1.1. Вторичный пучок Не.

1.1.2. Первичный пучок 3Н.

1.2. Криогенная физическая мишень.

1.3. Система регистрации.

Глава 2. Эксперименты по изучению 4Н в реакциях (2'3)H(t,(p,d)4H.

2.1. Схема эксперимента.

2.2. Реакция t+d. Регистрация совпадений p-t.

2.3. Реакция t+d. Регистрация совпадений р-п.

2.4. Реакция t+t.

2.5. Обсуждение результатов.

Глава 3. Эксперимент по изучению 5Н в реакции 3H(t,p)5H.

3.1. Реакция t+t. Регистрация совпадений p-t.

3.2. Реакция t+t. Регистрация совпадений p-t-n.

3.3. Обсуждение результатов.

Глава 4. Поиск долгоживущего Н в реакции 2Н(8Не,7Н).

4.1. Обоснование эксперимента.

4.2. Схема эксперимента.

4.3. Результаты измерений.

4.4. Обсуждение результатов.

Глава 5. Квазисвободное рассеяние на связанных частицах в системах t+t и t+d.

5.1. Результаты эксперимента.

5.2. Обсуждение полученных данных.

Степень актуальности того или иного научного направления наиболее явным образом иллюстрируется тем, насколько широко представлена данная тематика на конференциях и в физической периодике. Тема изучения свойств ядерной материи на границе и за границей нуклонной стабильности не требует слишком кропотливого поиска в оглавлениях. В последние два десятилетия регулярно проводятся конференции, целиком посвященные этой теме, и в то же время практически на каждой более или менее большой конференции обычно представлен соответствующий раздел. Интерес к исследованиям в этой области обусловлен тем, что пограничные ядра, доступные на сегодняшний день для экспериментальных исследований, как оказалось, обладают совершенно необычными свойствами, которые радикально отличают их от ядер, лежащих на линии стабильности.

Изменение свойств ядер при удалении от линии стабильности проявляется, в частности, в уменьшении их энергии связи. Линия, за которой ядро становится нестабильным относительно нуклонного распада, определяется как drip-line, или линия нуклонной стабильности, показанная на рис. В.1 пунктирной линией. Со стороны нейтронно-избыточных изотопов она определена экспериментально лишь для легчайших ядер (до изотопов кислорода). С протонной стороны благодаря щ кулоновским силам эта линия менее удалена от дорожки стабильности и в связи с этим ситуация с экспериментальным определением этой границы, соответственно, более благоприятна.

Появление и развитие техники радиоактивных пучков положило начало новому этапу интенсивных исследований ядер вблизи и за границей линии стабильности. Очевидное преимущество радиоактивных пучков заключается в том, что ядра во входном канале реакции уже удалены от дорожки стабильности. В результате, стартуя с позиции, уже приближенной к drip-line, экспериментаторы получили возможность достичь и пересечь эту границу, используя наиболее простые реакции, например, реакции передачи одного нуклона, которые # характеризуются достаточно большим сечением. В то же время при использовании стабильных пучков те же пограничные ядра могут быть получены только в

2 8

Рис. B.I. Карта нуклидов. Пунктирными линиями показана линия нуклонной стабильности. результате таких реакций, которые сопровождаются сложной перестройкой исходной системы, что часто подразумевает исключительную малость сечений.

По мере удаления от дорожки стабильности меняется не только энергия связи, существенные изменения претерпевают и многие другие их свойства. Как известно, обычные ядра имеют среднюю энергию связи около 8 МэВ на нуклон и нуклонная плотность примерно постоянна внутри хорошо определенной поверхности, что дает возможность говорить о размере ядер. Обычно для характеристики размера используют среднеквадратичный радиус ядра. Радиусы нейтронного и протонного распределений очень близки, причем это правило справедливо вплоть до самых тяжелых ядер, где число нейтронов в полтора раза превышает число протонов. Совершенно иная картина наблюдается для ядер, находящихся вблизи границы нуклонной стабильности. Уже самые первые эксперименты на радиоактивных пучках привели к открытию нового явления -ядерного гало, - квантовомеханического эффекта, обязанного своим существованием малой энергии связи и короткодействию ядерных сил [Тап85], Ядра с гало характеризуются ярко выраженным разделением на компактный, хорошо связанный кор и слабосвязанные валентные нуклоны, большую часть времени проводящие вне области действия ядерных сил. Это явление проявляется, в частности, в значительном отличии радиусов протонного и нейтронного распределений. Многочисленные эксперименты обнаружили целый ряд других свойств, характерных только для этих ядер:

• Аномально большое сечение взаимодействия. Измерение сечения взаимодействия 6'8Не и nLi с различными ядрами в 1985 году привело к гипотезе существования протяженного распределения валентных нейтронов.

• Разделение нуклонов на кор и гало, которое проявляется в соотношениях, связывающих полное сечение взаимодействия с сечением развала ядра на кор и гало: а.гало(А) = ai(A) - а^А-гало) [Oga92].

• Необычно узкие импульсные распределения нуклонов гало, получаемые в реакциях фрагментации [КоЬ88]. Этот результат является следствием принципа Гейзенберга, согласно которому широкому пространственному распределению нуклонов в ядре должно соответствовать их узкое импульсное распределение.

• Большие сечения кулоновской диссоциации в реакциях с тяжелыми мишенями [Нап87].

• Мягкая мода гигантского дипольного резонанса, возникающая благодаря слабой связи кора с нуклонами гало, вследствие чего появляется возможность низкоэнергичных колебаний кора относительно гало [Нап87].

• Большая, по сравнению с обычными ядрами, энергия 0-распада, обусловленная возможностью прямого, как в случае свободных частиц, p-распада нейтронов гало в континуум [R.H90].

• Изменение оболочечной структуры ядер, которое выражается в нарушении очередности заполнения оболочек.

• Особый характер связи частиц в ядрах с двухнуклонным гало, не имеющий аналога среди обычных ядрах, который выражается в том, что любая двухтельная подсистема ядра, состоящего из трех тел, является несвязанной. Такие ядра принято называть Борромиевскими по геральдическому символу итальянского рода Борромео, который представляет собой особым образом соединенные между собой три кольца.

Интересным и на сегодняшний день уникальным примером, характеризующим необычность свойств пограничных ядер, является так называемая гелиевая аномалия - поведение энергии связи в зависимости от массового числа. Аномалия заключается в том, что при добавлении двух нейтронов к ядру 6Не ядро 8Не становится более связанным. Аналогичная ситуация

С «7 наблюдается и для пары Не и Не. Гелиевая аномалия послужила одной из причин повышенного интереса к исследованиям сверхтяжелых изотопов водорода и к вопросу о возможности существования мультинейтрона.

При переходе границы ядерной стабильности понятие ядра становится условным, поэтому в таких случаях говорят о ядерной системе, состояние которой характеризуется, в частности, определенной энергией относительного движения частиц, составляющих систему. Взаимодействие в такой системе в эксперименте проявляется в виде в виде более или менее узкого пика в спектре относительной энергии, наличие которого говорит о том, что притяжение между частицами системы достаточно для того, чтобы в течение некоторого времени удерживать их вместе. Если энергия относительного движения частиц превышает порог распада системы, то в случае отсутствия центробежного или кулоновского барьера, удерживающего систему от распада, мы имеем так называемое виртуальное состояние. Типичным примером является п-п взаимодействие в 's состоянии. Это виртуальное состояние проявляется как широкое распределение по энергии относительного движения нейтронов с максимумом около 70 кэВ. Ширина энергетического распределения для виртуальных состояний довольно значительна, поэтому в таких случае нет смысла говорить о времени жизни ядерной системы. Наличие барьера может привести к появлению узкого резонанса и в этом случае определяющей характеристикой является время жизни ядерной системы. Если ядерная система живет достаточно долго для того, чтобы успеть покинуть область, в которой она образовалась, то она формально ничем не отличается от обычных нуклонно-стабильных ядер, за исключением того, что у него появляется еще один канал распада - нуклонный.

Особый случай представляют собой системы, которые могут распадаться более чем на две частицы. Если в этом случае в одной из подсистем существует резонанс с энергией, меньшей энергии резонанса полной системы, и при этом ширина резонанса подсистемы значительно меньше энергии распада полной системы, то с наибольшей вероятностью распад будет происходить последовательно через резонанс подсистемы. В таком случае мы будем иметь дело с двумя последовательными обычными распадами. Если же резонанс в любой подсистеме отсутствует, то имеет место так называемый демократический распад, при котором все участники распада находятся в равных условиях. Последовательные экспериментальные исследования подобных мод распада начались в 80-х годах в Курчатовском институте. Там же впервые были разработаны теоретические подходы к изучению этих явлений. В результате расчетов методом К-гармоник были получены волновые функции таких ядер, как 6Не, 6Li и 6Ве, а также определены вклады основных конфигураций валентных нейтронов: динейтрона, сигары и геликоптера. Результаты этих расчетов были подтверждены экспериментальными наблюдениями. В методе К-гармоник решение уравнения Шредингера представляется в виде разложения по так называемому гипермоменту, что аналогично разложению по орбитальному моменту в двухтельной задаче. Принципиальным отличием является то, что в многочастичной задаче появляется аналог центробежного барьера, не исчезающий при К = 0, - эффективный многочастичный барьер, который приводит к задержке распада с испусканием двух и более частиц.

Наиболее легкие ядерные системы, лежащие за границей нуклонной стабильности, какими являются сверхтяжелые изотопы водорода, неизменно привлекают к себе внимание на протяжении почти полувека. Вместе с тем на сегодняшний день с полной определенностью можно сказать только то, что в этой области карты изотопов граница нуклонной стабильности проходит между водородом-3 и водородом-4. Более того, не будет слишком большим преувеличением, если сказать, что на тритии заканчивается некоторая условная определенность наших знаний о водороде. Условная - потому, что вопрос о возбужденном состоянии трития, видимо, остается по-прежнему открытым и с регулярностью поднимается вновь и вновь [А1е99]. Можно предположить, что наиболее вероятная структура цепочки изотопов водорода является совершенно аналогичной структуре соответствующей цепочки изотопов гелия: кор (тритон или а-частица) плюс нейтроны, постепенно заполняющие р-оболочку. Это сходство, с учетом существования гелиевой аномалии, дает нам право предполагать довольно необычные свойства изотопов водорода. А с учетом того, что водород за границей нуклонной стабильности является безусловным рекордсменом по нейтронному избытку (N/Z = 3^-6), задача поиска и определения параметров этих резонансов приобретает высокую степень актуальности. В настоящее время экспериментальные исследования по изучению нуклонно-нестабильных состояний сверхтяжелых изотопов водорода ведутся во многих научных лабораториях мира: RIKEN (Япония), GANIL (Франция), GSI (Германия), CRC (Бельгия), а также в ЛЯР ОИЯИ, где и была выполнена настоящая работа.

Водород-4. Водород-4 является наиболее простой ядерной системой в семействе нуклонно-нестабильных изотопов водорода благодаря его двухтельной структуре (тритон плюс нейтрон). Вместе с тем большая ширина основного состояния, а также наличие не менее широких возбужденных состояний весьма осложняет задачу определения параметров резонансов в системе t-n. Первые попытки получить в эксперименте сверхтяжелый изотоп водорода 4Н были сделаны в контексте исследований изобар-аналоговых состояний ядер с массовым числом А = 4 одновременно с попытками экспериментального наблюдения тетранейтрона 4п и измерениями возбужденных состояний а-частицы (см., например, [Ama37], [Gil65], [Coh65]). Довольно быстро было установлено отсутствие ядерно-стабильных состояний водорода-4 ([Реу55], [Gre62], [Рор64], [Rog64]). Вместе с тем в различных реакциях в энергетических спектрах наблюдался широкий пик, отвечающий несвязанному состоянию t-n. Последующие эксперименты были ориентированы на получение характеристик наблюдаемого резонанса. Полученные результаты компилированы в работах [Меу68], [Fia73], [Ajz74] и [Til92]. Пик интереса к резонансному состоянию водорода-4 пришелся на середину 60-х годов, но сообщения о его наблюдении в различных реакциях довольно часто встречаются и в современных работах. Однако сегодня наблюдение 4Н в спектре становится своего рода контрольным измерением, необязательным и потому весьма приблизительным подтверждением хорошо изученного явления, поэтому весьма часто авторы ограничиваются констатацией того факта, что в спектрах наблюдается резонанс 4Н и характеристики этого резонанса согласуются с известными данными. Внимательное изучение вопроса о происхождении этих известных данных обнаруживает значительный разброс в значениях резонансной энергии, полученных в различных работах: от 1.7 [Sto66] до 8 MeV [Меу79]. Данные по ширине резонанса не менее разнообразны (от 1 МэВ [Ве186] до 4.7 МэВ [Gor87]), но сходятся в признании того, что состояния 4Н являются довольно широкими.

Эксперименты по изучению водорода-4 могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся измерения угловых распределений упругого рассеяния в системе тритон - нейтрон при различных энергиях налетающей частицы. Данные, полученные в таких измерениях, позволяют провести анализ фазовых сдвигов, однако такие эксперименты требуют значительных усилий и длительного времени. Вероятно именно по этой причине с 1960 года был сделан единственный эксперимент подобного рода при энергиях налетающих нейтронов 1, 2, 3.5 и 6 МэВ [Sea60]. В результате анализа фазовых сдвигов 3Н(п,п) рассеяния с учетом спин-орбитального взаимодействия было сделано заключение о существовании в системе t - п двух широких резонансов с энергией 3.4(2") и 5.1(1") MeV над порогом развала системы [Тошбб]. В этой работе было показано, что резонирует Р-волна и не наблюдается каких-либо указаний на резонансы в S- и D-волне. Вместе с тем, как было показано в работе [Мог69], доступные экспериментальные данные не позволяют сделать выбор между несколькими наборами фаз и поэтому анализ, сделанный автором работы [Тошбб], не может считаться однозначным.

Независимо информация о структуре 4Н может быть получена аналогичным образом из данных по упругому рассеянию в изоспин-аналоговой системе р + 3Не. Эти измерения методически более просты в сравнении с экспериментами по изучению упругого рассеяния нейтронов на тритии и полученные в них данные позволяют провести более детальный анализ. В работе [ТП92] в результате процедуры зарядово-симметричного отражения R-матрицы 4Li были получены значения резонансных энергий 4Н 3.19 МэВ (2") и 3.5 МэВ (Г ) над порогом распада. Найденные значения ширин составляют Г = 5.42 и 6.43 МэВ, соответственно, для состояний 2" и 1". Эти состояния отвечают нейтрону в Р3/2 оболочке. Два других состояния, соответствующие оболочке Pi/2, имеют более высокую энергию: состояние 0" с энергией 5.27 МэВ и шириной 8.92 МэВ и состояние 1" с энергией 6.02 МэВ и шириной 12.99 МэВ. Схема уровней 4Н из работы [Til92] показана на рис. В.2.

Вторая группа экспериментов включает в себя исследования различных реакций, в которых образуется 4Н, а также измерения полных сечений t - п рассеяния [Sea60, Phy80]. Интерпретация данных в этой, значительно более многочисленной группе работ, основана на анализе отклонений формы измеренного спектра от формы континуума, а параметры состояний получаются из подгонки спектров с использованием формулы Брейта-Вигнера. Поскольку состояния 4Н являются довольно широкими, параметры резонансов, полученные в этих измерениях, сильно зависят от того, насколько хорошо известны конкурирующие процессы в изучаемом выходном канале. Вполне вероятно, что именно неопределенности, связанные с конкуренцией различных процессов, приводят к столь значительному разбросу значений параметров 4Н. Кроме этого, можно обратить внимание на то, что во многих работах используется приближенная форма записи формулы Брейта-Вигнера, в которой пренебрегается сдвигом уровня, что также приводит к заметным отклонениям параметров состояния, полученных в результате подгонки экспериментальных спектров. Вклад в спектр энергии 4Н конкурирующих процессов, как возможный источник ошибок, сводится к минимуму, если этот спектр получен в эксперименте по измерению полного сечения t - п рассеяния, поскольку в этом случае вплоть до энергии 6.2 МэВ (энергия отделения нейтрона от тритона) резонансное рассеяние сопровождается только потенциальным рассеянием. В работе [Phy80] такие измерения проводились в широчайшем диапазоне энергий налетающих нейтронов от 0.06 до 80 МэВ и в полученном в этой работе спектре максимум сечения приходится на энергию 4Н около 2.6 МэВ. аде I p+3fl

6Я7 d*2n

S№

S2?

J.50

3J9

4H

-JOOOO

Рис. B.2. Схема уровней 4H [ТП92].

Подавляющее большинство экспериментов во второй группе было выполнено с использованием реакции поглощения пиона в 7Li или 9Ве [Меу79, Coh65, Zio68, Sen81, Sen82, Gor87, Ame90, Gor91]. Необходимо отметить, что на сегодняшний день не существует динамической теории, которая позволила бы описать механизм поглощения пиона ядром. Можно предположить, что в подобных реакциях структура исходного ядра может оказывать значительное влияние на позицию и ширину пиков, наблюдаемых в экспериментальных спектрах. Эта проблема тесно связана с возможностью кластеризации 4Н в ядрах лития, относительно чего в литературе можно найти самые противоположные мнения (см., например, [Вес93] и [MU95]). Имеет смысл также отметить такую особенность экспериментов с 7с"-мезонами, как сильную неустойчивость результатов, получаемых в одной и той же реакции. При том, что схема эксперимента принципиально не меняется на протяжении 40 лет, энергия 4Н, измеренная в самой популярной реакции 7Li(7c",t)4H, варьируется от 2.7 МэВ [Sen82] до 3.8 МэВ [Аше90]. Можно предположить, что эта неустойчивость обусловлена, в частности, невысоким, порядка 1 МэВ, разрешением, характерным для экспериментов с п- мезонами.

В одной из самых последних работ [МеЮЗ], сделанной в GSI, 4Н с энергией Er = 2.67 МэВ и приведенной шириной у2 = 2.73 МэВ был получен в результате фрагментации 6Не на углеродной мишени. В этой работе впервые измерение энергии 4Н было сделано методом инвариантной массы. Несмотря на пионерский, в методическом плане, характер работы, ее результаты, имеющие отношение к 4Н, вызывают определенные сомнения. В работе был проведен детальный Rматричный анализ, однако приведенный в ней экспериментальный спектр не может быть воспроизведен с использованием представленных в той же работе параметров. Вместе с тем экспериментальный спектр энергии 4Н демонстрирует чрезвычайно низкую позицию максимума 1.6 МэВ, в то время как полученный в том же измерении максимум сечения в спектре энергии 5Н находится при энергии 3 МэВ. Соотношение между энергиями основных состояний 4Н и 5Н более подробно обсуждаются в следующем разделе, посвященном 5Н. С учетом отсутствия в работе предположений о вкладе в спектр 4Н конкурирующих процессов, в первую очередь процесса, приводящего к образованию 5Н, интерпретация полученного спектра 4Н не представляется достаточно убедительной.

Результаты исследования наиболее простой и потому самой перспективной в отношении 4Н реакции передачи одного нейтрона 2(3)H(t,p(d))4H также далеки от согласия: в работах [Sto66], [Jar67] и [В1а91] были получены значения резонансной энергии соответственно 1.7,2.4 и 3.1 МэВ.

Основные экспериментальные результаты по 4Н, полученные в различных работах, суммированы в таблице В. 1.

На основе анализа опубликованных данных можно сделать вывод, что задача надежного измерения параметров широких состояний, подобных 4Н, предъявляет высокие требования к системе регистрации. Аксептанс системы должен быть достаточно велик для того, чтобы процессы, конкурирующие с образованием 4Н, могли быть надежно идентифицированы и их вклад в спектр энергии 4Н определен с необходимой точностью. Кроме этого, увеличение аксептанса системы регистрации позволяет расширить угловой диапазон, в котором измеряются продукты реакции, что, в свою очередь, позволяет минимизировать неопределенности в интерпретации результатов измерения, связанные с возможной интерференцией близколежащих состояний. Выбор оптимальной реакции должен определяться минимальным числом возможных взаимодействий в выходном канале и механизмов реакции, а также величиной сечения. Этим условиям, очевидно, удовлетворяет реакция однонуклонной передачи в системе, содержащей всего 5 нуклонов: тритон + дейтрон. Выбор реакции 2H(t,p)4H также обусловлен минимальной, по сравнению с любой другой реакцией, в которой может быть получен 4Н, величиной Q реакции (энергия отделения нейтрона от дейтрона составляет 2.2 МэВ).

Таблица В.1. Параметры основного состояния 4Н, полученные в различных экспериментах. Ej - энергия налетающей частицы, Ег и Г, соответственно, энергия и ширина состояния.

Реакция Ej МэВ Er МэВ Г МэВ Ссылка

JH(n,n)jH 0.06-80 2.6а 4.5° [Phy80]

JH(t,pt)n 15 1.7 - [Sto66]

H(t,pt)n 12-22 2.4 - [Jar67]

H(t,pt)n 35.5 3.1±0.3 2.3е [В1а91]

4He(7i\Y)4H - 3.4 2.3е [Bis70] bLi(bLi, *B)4H 93.3 3.4 - [Wei77]

Li(JHe/He'He)4H 120 2.6 - [Fra85] yBe(uB,160)4H 88 3.5 - [Bel86]

Li(n,at)n 14.6 2.7 2.3е [Mil86]

C(bHe,tn)X 1440 2.67 2.73е [Mei03]

6Li(7i',d)4H, vLi(7i\t)4H - 3.3 <3 [Coh65] yLi(7t",t) 4H - 2.9 3 [Zio68] и(71М)4Н - 8 - [Mey79]

6Li(7c\td)4H,vLi(7t",tt)4H - 2.7±0.6 2.3±0.6С [Sen82] bLi(rc',d) 4H - 3.6 3.1 [Ame90] vLi(7t-,t)4H - 3.8 3.4 [Ame90] vBe(7c',td) 4H 3.0 4.7 [Gor91] а Энергия в n -1 системе, при которой сечение имеет максимальное значение. ь Оценка FWHM. е у2 — приведенная ширина.

Водород-5. Следующий изотоп водорода, 5Н, отличается от 4Н тем, что он принадлежит к классу многотельных резонансных систем. Это отличие может приводить к радикальным изменениям свойств резонансной системы по сравнению с двухтельными резонансами. Существенно изменяются также и методы теоретического описания таких ядерных объектов. Водород-5, также как и 4Н, являлся предметом исследований на протяжении почти 40 лет. Наиболее ранние эксперименты имели целью обнаружение ядерностабильного 5Н, либо с помощью измерения его Р - активности, либо путем его прямой регистрации [Ajz74], Результатом этих экспериментов можно считать доказательство нестабильности системы t-n-n относительно нуклонного распада.

Представление о возможном значении энергии основного состояния 5Н можно получить, исходя из известных свойств соседних ядер (5Не и 6Li). Структуру известного термоядерного уровня 5Не с энергией 16.75 МэВ можно представить как тритон и дейтрон в s- или d-состоянии. В 'so-состоянии два нуклона имеют J" = 0+ и Т = 1. Это состояние расположено на 2.22 МэВ выше, чем 3Si-состояние (связанный дейтрон). Поэтому можно предположить, что у 5Не возможно изобар-аналоговое состояние 5Н с Т = 3/2, лежащее примерно на 2.22 МэВ выше состояния с энергией 16.75 МэВ и имеющее структуру тритон + нейтрон и протон в 's0-состоянии. Исходя из этих рассуждений, в свое время было высказано предположение [В1а64], что энергия 5Не с Т = 3/2 равна 18.97 МэВ. Возвращаясь к 5Н и принимая во внимание кулоновский сдвиг, а также разницу дефектов масс протона и нейтрона, получаем, что 5Н оказывается связанным приблизительно на 0.6 МэВ. В работе [Baz72] в связи с этим было отмечено, что в этом случае более правильно было бы прибавлять к энергии 16.75 МэВ энергию возбужденного состояния 3.5 МэВ в 6Li (J* = 0+ и Т = 1), поскольку известно, что основное состояние 6Li (J* = 1+, Т = 0) хорошо описывается в кластерной модели а + d. При этом уровень Т= 3/2 в 5Не имеет энергию 20.25 МэВ и 5Н оказывается уже недосвязанным приблизительно на 0.7 МэВ.

Результаты расчетов и измерений параметров состояний 5Н, полученные в различных работах, приведены в таблице В.2. Как видно из таблицы В.2, результаты недавних теоретических работ [ShuOO], [DesOl] и [АгаОЗ], выполненных в рамках трехтельной модели, довольно заметно отличаются друг от друга. Вычисления с использованием оболочечной модели [Bev81, Рор85] дают слишком высокое, в сравнении с результатами других работ, значение энергии 5Н. Вместе с тем полученный порядок следования уровней и расстояния между ними согласуются с результатами, полученными в рамках кластерной модели [ShuOO]. Энергия основного состояния 5Н из работы [Gor89] довольно резко расходится с результатами всех прочих вычислений. Кроме того, согласно этой работе спин основного состояния равен J" = 5/2+.

Таблица В.2. Энергия и ширина основного и возбужденных состояний 5Н, полученные в различных работах. Все величины энергий и ширин приведены в единицах МэВ.

Метод l/2+ 3/2+ 5/2+ Ссылка

JHe(JHe,n):>Bea E>2.1 [Ade67]

JH(t,p)5H E=1.8 [You68] vLi(bLi, 8В) 5Н E=5.2, Г=4 [Ale95] vBe(7c\pt(a))>H E=7.4, Г=8 [Gor91] yBe(jc',pt) E=5.5, Г=5.4 E=10.6, Г=6.8 E=18.5, Г=4.8 [Gor03]

Н(ьНе,2р) 'Н E=1.7, Г=1.9 [KorOl] uC(bHe,tnn)X E=3, Г-3 [Mei03]

Shell Model E=5.5 [Bev81]

Shell Model E=10.5 E=7.4 [Pop85]

HH, 5-body E=6 [Gor89]

HH, 3—3 E=2.7 E~3, -6.6 E=4.8, Г—5 [ShuOO]

GCM E~3, Г=1-4 [DesOl]

HH, 5-body E~2 [Tim02]

RGM E=1.6, Г=2.5 [АгаОЗ]

8 изоспин-аналоговое состояние

Картина, представленная экспериментальными исследованиями 5Н, выглядит еще более пестро. Сразу следует отметить, что экспериментов, посвященных 5Н, за 40 лет насчитывается немногим более десятка, включая те работы, в которых резонанс не наблюдался вовсе. В одной из самых первых работ [You68], в которой 5Н изучался в реакции передачи двух нейтронов 3H(t,p)5H при энергии налетающего тритона 22.3 МэВ, было получен инклюзивный спектр 5Н, в котором максимум сечения находился при энергии 1.8 МэВ. Авторы этой работы отмечают, что спектр, соответствующий четырехтельному фазовому объему, имеет максимум, положение которого всего на 300 кэВ выше положения измеренного максимума сечения. В связи с этим авторы приходят к выводу, что полученный результат не вполне надежен и эта реакция должна изучаться при более высокой энергии. Действительно, диапазон энергии распада 5Н, доступной для измерения в данном эксперименте, составлял приблизительно 2.5 МэВ. Тем не менее, на наш взгляд, осторожность авторов можно объяснить качественным характером анализа, поскольку форма полученного экспериментального спектра радикально отличается от формы фазового объема и совершенно очевидно, что в результате подгонки спектра был бы получен пренебрежимо малый вклад некоррелированного континуума. Возможность вклада в полученный спектр других процессов, в частности, квазисвободного рассеяния и взаимодействий в конечном состоянии авторами не изучалась. Вместе с тем эти процессы в определенных условиях могут приводить к имитации резонансной структуры в спектре энергии 5Н, поэтому данные, полученные в работе [You68], требуют более тщательного анализа.

Реакции, индуцированные л;"-мезонами, уже обсуждались выше в разделе, посвященном 4Н. Можно ожидать, что с увеличением массы изотопа, проблемы, связанные с надежностью результатов, получаемых в реакциях этого типа, будут только усугубляться. В частности, можно обратить внимание на то, что результаты двух работ, представленных в таблице В.2 и выполненных одним и тем же коллективом авторов, весьма заметно отличаются между собой (5.5 [Gor03] и 7.4 МэВ [Gor91]).

В работе [KorOl] впервые был использован оригинальный метод получения Н в результате реакции выбивания протона из кора 6Не 'Н(6Не,2Не)5Н. Предпосылкой для выбора этой реакции является сходство структуры 6Не и 5Н: кор плюс два нейтрона в р-оболочке. Такое сходство дает основание предполагать, что соответствующее резонансу 5Н состояние J" = 1/2+ «заготовлено» в исходном состоянии 0+ 6Не, которое отличается от него только дыркой в s-оболочке. В результате этой реакции можно ожидать образования основного состояния 5Н при минимальной перестройке исходной системы. В работе [KorOl] была получена энергия резонанса 5Н 1.7 ± 0.3 МэВ. Это более низкая энергия по сравнению с резонансной энергией 4Н, что согласуется с представлением о роли энергии спаривания двух нейтронов в 5Н. Наблюдаемая ширина состояния составила Г0ь5 = 1.9 ±0.4 МэВ.

В работе [МеЮЗ] энергия 5Н была измерена методом инвариантной массы при энергии налетающего 6Не 240 АМэВ. В этой работе также была использована реакция выбивания протона из 6Не 12C(6He,trm)X. В результате было получено широкое распределение по энергии 5Н, имеющее максимум при энергии около 3 МэВ, которое авторы связывают с заселением основного состояния 5Н (1/2+). Интерпретация данных, полученных в этой работе, основана на следующих предположениях: (а) выбивание (knockout) нуклона является доминирующим механизмом реакции при высокой энергии ядер пучка; (б) полученные в том же измерении параметры резонанса 4Н, по мнению авторов, согласуются с результатами измерений упругого n - t рассеяния и (в) измеренные угловые и энергетические корреляции фрагментов хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями. Необходимо отметить определенное противоречие в полученных результатах, которое заключается в том, что измеренная в том же эксперименте позиция резонанса 4Н (E0bs = 1-6 МэВ), если следовать тем же упомянутым теоретическим работам, а также качественным соображениям о роли энергии спаривания нейтронов в 5Н, не согласуется с измеренной энергией 5Н. Согласно [DesOl], очередность следования уровней в 4Н и 5Н должна быть обратной, т.е энергия распада 5Н должна быть меньше энергии распада 4Н. Можно предположить, что причина этого несоответствия связана с результатами измерения параметров 4Н, которые обсуждаются в предыдущем разделе.

Таким образом, можно видеть, что круг реакций, наиболее перспективных с точки зрения изучения резонансов в системе 5Н, довольно сильно ограничен. Оставляя в стороне реакции, связанные со сложной перестройкой исходной системы, включая реакции поглощения л'-мезонов, мы имеем в остатке реакцию передачи двух нейтронов с тритона на тритон при энергии пучка выше 22 МэВ, которая использовалась в работе [You68] и реакцию выбивания протона из 6Не [KorOl] и [МеЮЗ]. Результаты двух последних работ значительно отличаются друг от друга (1.7 МэВ [KorOl] и 3 МэВ [МеЮЗ]). Сравнивая реакции передачи двух нейтронов 3H(t,p)5H с реакцией выбивания протона из 6Не, следует отметить существенную разницу в величинах Q реакции: -20.8 МэВ в первом случае и -8.5 МэВ - во втором (при условии, что энергия в системе 5Н равна нулю). Еще одно отличие заключается в том, что в реакции передачи должны заселяться как основное, так и вероятные возбужденные состояния, в то время как в реакции выбивания протона можно предположить преимущественное заселение основного состояния. Последнее обстоятельство можно рассматривать и как достоинство реакции передачи двух нейтронов, благодаря которому можно получить дополнительную информацию, и как ее недостаток, поскольку наличие двух и более широких резонансов в спектре значительно усложняет анализ.

Водород-7. Водород-7 является абсолютным рекордсменом по отношению числа нейтронов к числу протонов N/Z = 6 и на сегодняшний день наиболее тяжелым изотопом водорода, доступным для экспериментальных исследований. Возможность экзотических мод распада позволяет предположить, что это ядро может характеризоваться совершенно необычными свойствами. До обнаружения

8 7

Не сомнения относительно того, что Н является ядерно-нестабильной системой, практически исключались. Такой вывод был сделан на основании нуклонной нестабильности 5Н и систематики последовательного уменьшения энергий связи избыточных пар нейтронов в изотопах кальция. На сегодняшний день хорошо о Л известно, что изотоп Не является более связанным по сравнению с Не. Сходство структуры тяжелых изотопов гелия и водорода, состоящих из хорошо связанного кора и нейтронов в р-оболочке, дает основания предполагать наличие сходства и в их свойствах. В связи с этим можно ожидать, что 7Н должен быть, по-крайней мере, более связанной системой по сравнению с 5Н. Более того, оценки энергии связи 7Н, приведенные ниже, допускают возможность существования стабильного ядра 7Н.

На рис. В.З показана одна из возможных экстраполяций [Baz72], основанная на поведении энергии связи нейтрона в р-оболочке для изотопов гелия. По оси абсцисс отложено количество нейтронов i в р-оболочке, по оси ординат - энергия распада на а-частицу и i нейтронов для изотопов гелия и на тритон и i нейтронов для изотопов водорода (Ejn). Периодические изменения энергии распада обусловлены ролью энергии спаривания двух нейтронов. Линии для изотопов водорода на участке i от 2 до 4 проведены параллельно линиям для изотопов гелия. Линия на участке i = 1 2 соединяет экспериментальные точки, полученные в работах [KorOl] и [Sid04]. Экспериментальная точка для 6Н была получена в работе [Ве186]. Заметим, что на участке i = 1-2 линии, соединяющие экспериментальные точки для водорода и гелия, действительно, практически параллельны. Как видно

5 6 7 из рисунка, изотопы ' Н оказываются нестабильными, в то время как Н получается связанным примерно на 1 МэВ.

Возможна экстраполяция несколько другого рода, основанная на том, что

7 5 8 если последние два нейтрона в Н связаны сильнее, чем в Н, как в случае Не и

А 7

Не, то единственной возможностью распада Н является распад на тритон и 4 нейтрона. Поэтому рассмотрим систематику энергий связи 4-х нейтронов в ядрах с общим числом нейтронов, равным 6, в зависимости от числа протонов [Baz72]. Такая систематика представлена на рис. В.4. Прямая I на рисунке отвечает зависимости энергий связи 4п - остаток от числа протонов Z для различных ядер. Прямая II соответствует зависимости от Z дефектов масс остатков. Продолжение линии I приводит к Н, несвязанному примерно на 14 МэВ. Но в то же время продолжение линии II приводит к неправильному значению дефекта массы

СО 3

Т) 2 2

•s 1 -W . 0-1-2-3i, число нейтронов в р-оболочке

Рис. В.З. Экстраполяция к энергии связи 7Н, основанная на поведении энергии связи изотопов гелия. По оси абсцисс отложено число нейтронов i в р-оболочке, по оси ординат — энергия распада на кор и i нейтронов. тритона -3 МэВ. Поправка на истинный дефект массы тритона дает энергию связи 7Н 1-3 МэВ. Оценки энергии распада 7Н могут быть сделаны также следующим образом: энергию распада 6Не на а-частицу и два нейтрона Егп ~ -0.9 МэВ можно представить как сумму энергии основного состояния 5Не (для двух нейтронов 2-Ejp = 2 0.9= 1.8 МэВ) и энергии спаривания нейтронов Ер. Отсюда энергия спаривания о равна Ер ~ -2.7 МэВ. Те же оценки для Не при энергии распада на а-частицу и 4 нейтрона Е4п ~ -0.9 МэВ и 4 Esp = 4 0.9 = 3.6 МэВ дают энергию «счетверения»

12 3 4 о нейтронов в Не Eq ~ -6.6 МэВ. Отсюда отношение Rqp = Eq/Ep = 2.5. Применяя ту же процедуру для оценки энергии Е4п в 7Н, получим выражение

E4n(7H) = 4 Esp + Eq = (4 - 2-R^-E^ + IVE2n(5H), из которого видно, что величина Е4п(7Н) зависит от Е2п(5Н). Подставляя значения, полученные в работе [KorOl], а также энергию основного состояния 4Н Esp = 3 МэВ, получим Е4п(7Н) =1.3 МэВ для Е2п(5Н) =1.7 МэВ. Обратим внимание на то, что в этом случае последовательный распад через основное состояние 5Н невозможен.

Рис. В.4. Экстраполяция зависимости энергии отделения 4-х нейтронов от атомного номера.

7Н является экзотической ядерной системой, которая может распадаться путем одновременного испускания нескольких частиц. Все теоретические модели 7Н предсказывают 5-тельный распад на тритон и четыре нейтрона. Такой распад может иметь место в том случае, если энергетика системы не разрешает образования одной из возможных промежуточных систем. Этот тип распада представляет собой исключительно квантовомеханическое явление, которое не имеет аналога в классической физике. В своей работе, посвященной двухпротонной радиоактивности [Go 160], В.И. Гольданский указал на некоторые важные особенности такого распада. В частности, необходимость одновременного испускания нескольких частиц приводит к значительному уменьшению ширины состояния. В результате систематика поведения ширины состояния для таких систем значительно отличается от систематики обычных, двухтельных распадов.

История поиска метастабильного состояния 7Н на сегодняшний день включает в себя всего две работы. В эксперименте [Set81], в котором изучалась

7 • + реакция перезарядки пиона 1л(лГ,я ) не было обнаружено признаков существования стабильной системы 7Н. Авторы работы [А1е82] сделали попытку прямой регистрации 7Н, испущенного в результате тройного деления 252Cf. Результатом этой работы является получение верхнего предела (10*4) по выходу

7 3 ядра Н по сравнению с выходом Н. Отметим, что в этой области физики количественное описание выходов продуктов с Z = 1 является одной из нерешенных проблем.

Прогресс в развитии экспериментальной техники способствовал заметной активизации усилий, направленных на изучение 7Н. Применение радиоактивных пучков позволило использовать для получения экзотических систем, подобных 7Н, довольно простые реакции. В эксперименте [КогОЗ], в котором изучалась реакция

18 7

Н( Не,рр) Н, были получены некоторые признаки того, что в этой реакции п образуется Н с весьма низкой энергией резонанса. Авторы этой работы получили довольно необычный спектр недостающей массы 7Н, который характеризуется очень быстрым ростом сечения вблизи порога t + 4п. Вместе с тем экспериментальные данные не дают количественной информации о том, насколько низко располагается этот резонанс и какова его ширина.

В настоящее время сразу в нескольких лабораториях, включая ЛЯР ОИЯИ, планируются эксперименты по получению 7Н в реакциях с радиоактивными пучками.

Целью настоящей работы является:

Изучение свойств резонансного состояния 4Н в реакциях однонейтронной передачи 2H(t,p)4H и 3H(t,d)4H. Выбор оптимальных условий для выделения резонанса и определение его параметров;

Исследование тяжелого изотопа водорода 5Н в реакции передачи двух нейтронов 3H(t,p)5H.

Экспериментальное изучение механизма квазисвободного рассеяния тритона на заряженных частицах, связанных в тритоне и дейтроне. Сравнение характеристик этих процессов. Определение верхнего предела времени жизни и нижнего предела энергии метастабилъного состояния 7Н в реакции 7Н) методом прямой регистрации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

В результате экспериментов по изучению реакций ^H(t,p)'*H и "'HCtjd) Н методом недостающей массы было получено значение энергии основного состояния ''Н (J" = 2'). Детальный анализ конкурирующих процессов, ставший возможным благодаря использованию системы регистрации большого аксептанса, позволил выделить область, в которой вклад континуума в спектр энергии Н был минимальным. Было показано, что основными процессами, конкурирующими с образованием ''Н, являются взаимодействия в конечном состоянии между различными парами частиц в выходном канале, а также квазисвободное рассеяние налетающего тритона на заряженной частице, связанной в мишенном ядре. Также было показано, что наиболее благоприятные условия для анализа спектров Н в указанных выше реакциях при энергии в системе цм около 20 МэВ обеспечиваются при регистрации высокоэнергичных нейтронов. В этом случае вклад конкурирующих процессов является пренебрежимо малым. В результате одновременной подгонки трех спектров, полученных в измерениях H(t,pt), H(t,pn) и H(t,dn), были найдены резонансные параметры основного состояния Н: Eres=3.05 ± 0.19 МэВ, у^ = 3.03 ± 0.65 МэВ и Fobs = 4.18 ± 1.02 МэВ. Полученные значения хорошо согласуются с величинами энергии и ширины основного состояния 2*, полученными в результате зарядово-симметрчного отражения R-матрицы для '*Li.Были найдены энергия и ширина полюса S-матрицы, соответствующие основному состоянию '*Н: Ео=1.99 ± 0.37 МэВ и Го = 2.85 ± 0.30 МэВ. Дифференциальные сечения заселения основного состояния '*Н в реакциях ^H(t,p) и H(t,d) составляют, соответственно 1.8 ± 0.7 мб/ср и 1.1 ± 0.3. Угловое распределение реакции H(t,p) В реакции ^H(t,p) были получены спектры недостающей массы ^Н. Показано, что при регистрации только заряженных частиц преобладание ко1ггинуума в спектре является абсолютным и выделение резонанса ^Н невозможно в связи с малым сечением его образования. Регистрация нейтронов позволяет существенно подавить конкурирующие процессы и полученный в результате спектр энергии Н демонстрирует пик с энергией 1,8 ± 0.1 МэВ, который не может быть описан с помощью симуляций процессов, возможных в выходном канале p-t-n-n. Энергия

1.8 МэВ практически совпадает со значением энергии основного состояния 1/2* ^Н, полученным в реакции 'Н(^Не,^ Не)'Н в работе [KorOl], Это значение согласуется с результатами теоретических расчетов, сделанных в рамках кластерной модели [АгаОЗ] и методом гиперсферических гармоник [Tim02] в пятительном подходе.Верхняя граница ширины пика с энергией 1.8 МэВ составляет приблизительно 0.5 МэВ, что сравнимо с величиной экспериментального разрешения. Малая ширина пика предположительно является результатом интерференции амплитуд.отвечающих заселению основного и возбужденного состояний 'Н. Получено указание на возможность заселения возбужденного состояния 'Н с энергией около

3.5 МэВ из дублета 5/2"^ - 3/2^ Сечение образования основного состояния 'Н составляет 18 ±10 цб/ср. Эта величина приблизрпельно на порядок меньше расчетного значения, полученного в результате вычислений в рамках метода DWBА. Такое же расхождение расчетных и экспериментальных сечений имеет место в реакции ^Н(^ Не,^ Не)'Н. Принимая во внимание значения параметров резонанса, полученные в работах [KorOl] и [Gol03], можно предположить, что это расхождение может быть связано со специфической структурой основного состояния ^Н, выходящей за рамки трехтельной модели, в реакции Н( Не, Н) была предпринята попытка поиска метастабильного состояния ^Н. Структура 'Н предполагает весьма экзотический распад этой системы на 5 частиц, что может привести к значительной задержке распада. Кроме этого, аномалия в систематике энергий связи изотопов гелия позволяет предположить аналогичное поведение энергии связи для изотопов водорода. Это означает, что энергия связи 'Н может оказаться весьма малой. Теоретические расчеты, выполненные в рамках модели «с источником», предсказывают значительное уменьшение ширины состояния Н^ с уменьшением его энергии.Согласно расчетам, при энергии ^ Н ниже 100 кэВ время жизни этой системы составляет около 1 не. Такое долгоживущее ядро, при условии его образования, может быть зарегистрировано и идентифицировано стандартным образом по соотношению ионизационные потери - энергия. В эксперименте с использованием реакции Н( Не, Н) событий, отвечающих образованию долгоживущего И, зарегистрировано не было. Верхний предел сечения образования ^Н, полученный в данной реакции, составляет 3 нб/ср, что в 30-50 раз меньше ожидаемого сечения, полученного в результате расчетов методом DWBA. При оценке ожидаемого сечения также принималась во внимание возможность рассеяния ядра мишени на нейтронах гало, что может приводить к значительному уменьшению сечения.Результатом измерения является определение верхнего предела времени жизни Н, равного 1 НС. Этой величине, согласно результатам оценок, сделанных в рамках модели «с источником», соответствует нижний предел энергии распада ^Н 50-100 в экспериментах по изучению реакций H(t,pt) и H(t,dt) было установлено, что существенный вклад в выходные каналы t-p-n и d-t-n, соответственно, вносят процессы квазисвободного рассеяния бомбардирующего тритона на нуклонах, связанных в мишенных ядрах. Были получены распределения импульсов спектатора, которым в случае обеих реакций являлся нейтрон, и показано, что эти распределения могут быть описаны волновой функцией соответствующего ядра мищени в импульсном представлении. Экспериментальные распределения импульсов являются заметно более узкими по сравнению с распределениями, полученными в результате Фурье-преобразования соответствующей волновой функции. Полное соответствие эксперимента и модели было получено путем введения радиуса обрезания Re [Pai70] в качестве нижнего предела интегрирования при Фурье-преобразовании волновой функции. Величины радиусов обрезания для протона, связанного в дейтроне, и дейтрона, связанного в тритоне, сопоставимы с размерами соответствующего исходного ядра и составляют, соответственно, R^ = 4 ± 1 фм и Re = 2.9 ± 0.5 фм. Необходимость учета радиуса обрезания, исключающего из процесса КСР внутреннюю область ядра, является свидетельством того, что при малых и средних энергиях квазисвободное рассеяние происходит на поверхности ядра. Сечения этих процессов для рассеяния тритоне на протоне и дейтроне, измеренные в одном и том же диапазоне углов цм, оказались весьма близкими (16.3 цб/ср и 14.4 цб/ср ) несмотря на значительное различие энергий связи протона в дейтроне (-2.2 МэВ) и дейтрона в тритоне (-6.3 МэВ).На защиту выносятся следующие результаты: а По результатам экспериментов, в которых изучалось резонансное состояние '*Н в реакциях передачи ^H(t,p)'*H и ^H(t,d)'*H, впервые был проведен комплексный анализ основных процессов в зарегистрированном выходном канале, В результате были определены наиболее оптимальные условия выделения резонанса и получены параметры основного состояния J" = 2' Eres=3,05 МэВ и у^ =

3.03 МэВ; а Впервые экспериментально установлены энергия и ширина полюса S-

матрицы, соответствующие основному состоянию '*Н: Ео = 1.99 МэВ и Го = 2.85 а В результате эксперимента по изучению реакции передачи двух нейтронов ^H(t,p)^ H получено значение энергии основного (J" = 1/2*) состояния ^ Н

1,8 МэВ. Также получены данные, указывающие на возможность существования возбужденного состояния, принадлежащего к дублету 3/2"^ , 5/2* с энергией около 3 • 4 МэВ; • В реакции ^H(*He,t)^ H получена оценка верхнего предела времени жизни ядра 'Н - 1 НС. Измерения были проведены на уровне сечения, рекордном для экспериментов с использованием вторичных пучков. Установленный в результате эксперимента верхний предел сечения образования долгоживущего изотопа водорода ''Н составляет 3 нб/ср. Полученный верхний предел времени жизни, согласно оценкам, сделанным в рамках «модели с источником», соответствует нижнему пределу энергии распада 'Н 50 - 100 кэВ; а Впервые проведено детальное изучение процессов квазисвободного рассеяния тритона на протоне и дейтроне, связанных, соответственно, в дейтроне и тритоне при энергии в системе цм около 20 МэВ. Получены значения радиусов взаимодействия и показано, что при этих энергиях квазисвободное рассеяние является периферийным процессом. Получены значения сечений квазисвободного рассения тритона на связанных протоне и дейтроне; а Созданы многопроволочные пропорциональные камеры с эффективностью регистрации 90%, предназначенные для трекинга вторичных пучков легких ядер с малой ионизирующей способностью; Материалы, вощедщие в диссертацию, докладывались на семинарах ЛЯР ОИЯИ, а также на следующих конференциях и совещаниях: • Международный симпозиум EXON-2001 (Байкал, Россия, 24-28 июля 2001 • 17 Международная конференция Nuclear Physics in Astrophysics (Дебрецен, 30 сентября - 4 октября 2002 г.) • VIII Международная конференция Nucleus - Nucleus Collisions (Москва, Россия, 17-21 июля 2003 г.) • Международный симпозиум EXON-2004 (Петергоф, Россия, 5-12 июля 2004 Перечисленные выше результаты были опубликованы в следующих работах:

1. S.I. Sidorchuk, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts.Oganessian, A.M. Rodin, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, A.A. Yuhimchuk, V.V.Perevozchikov, Yu.I, Vinogradov, F. Hanappe, T. Matema, L. Stuttge, A.H.Ninane, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, Experimental Study of ^H in Reactions ^H(t,p) and^H(t,d), Phys. Lett. B594 (2004) 54-60.2. M.S. Golovkov, L.V. Grigorenko, A.S. Fomichev, Yu.Ts. Oganessian, Yu. I.Orlov, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M.Ter-Akopian, R. Wolski, Estimates of the ^H width and lower decay energy Phys. Lett. B588 (2004) 163-171.3. S.I. Sidorchuk, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts.Oganessian, A.M. Rodin, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, M.G. Itkis, E.M. Kozulin, A.A. Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, I. Tanihata, Resonance States of Hydrogen Nuclei ^H and ^H Obtained in Transfer Reactions with Exotic Beams, Nucl. Phys. A719 (2003) 229c-232c.4. M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, A.M.Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, M.G. Itkis, E.M. Kozulin, A.A. Bogatchev, N,A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Yukhimchuk, V.V.Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, S.K. Grishechkin, A.M. Demin, S.V.Zlatoustovskiy, A.V. Kuryakin,, S.V. Fil'chagin, R.I. Il'kaev, F. Hanappe, T.Matema, L. Stuttge, A.H. Ninane, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, I.Tanihata, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, N. Alamanos, V. Lapoux, E.C.Polacco, L. Nalpas, Evidence for Resonance States in ^H, Phys. Lett. B566 (2003) 70-75.5. G.M. Ter-Akopian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts.Oganessian, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, R.Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, A.A. Korsheninnikov, E.Yu.Nikolski, I. Tanihata, F. Hanappe, T. Matema, L. Stuttge, A.H. Ninane, Resonance States of Hydrogen Nuclei ^H and ^H Obtained in Transfer Reactions with Exotic Beams, Ядерная Физика 66 (2003) стр. 1587-1594.6. M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, G.M. Ter-Akopian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, E.M. Kozulin, A.A.Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Yukhimchuk, V.V.Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, S.K. Grishechkin, A.M. Demin, S.V.Zlatoustovskiy, A.V. Kuryakin, S.V. Fil'chagin, R.I. Il'kaev, F. Hanappe, T.Matema, L. Stuttge, A.H. Ninane, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, I.Tanihata, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, N. Alamanos, V. Lapoux, E.G.Polacco, L. Nalpas, Super-Heavy Hydrogen Isotopes Studied with 58 MeV Triton Beam, In Proc. Int. Simposium on Exotic Nuclei EXON-2001, lake Baikal, Russia, 24-28 July 2001, 334-347.В заключение я считаю своим приятным долгом принести искреннюю благодарность всем своим коллегам, участвовавшим в этой работе на этапах ее планирования и выполнения, а также в процессе многочисленных обсуждений. Я признателен своему научному руководителю, кандидату физико-математических наук М.С. Головкову за руководство и неоценимую помощь на всех этапах этой работы. Я приношу свою глубокую благодарность научному руководителю ЛЯР академику Ю.Ц. Оганесяну, директору ЛЯР профессору М.Г. Иткису за интерес к работе и плодотворные дискуссии на всех ее этапах, своим коллегам и соавторам Г.М. Тер-Акопьяну, А.А. Коршенинникову, Р. Вольскому, А.С. Фомичеву, A.M.Родину, СВ. Степанцову, Е.Ю. Никольскому, В.А. Горшкову и М.Л. Челнокову, без активного и заинтересованного участия которых эта работа вряд ли смогла бы состояться, а также коллективу ускорителя У400М во главе с Г.Г. Гульбекяном за доброжелательное отношение и помощь в работе.

1. Ale82. D.V.Aleksandrov, Yu.A.Glukhov, A.S.Demyanova, V.LDukhanov,

2. B.Mazurov, B.G.Novatsky, A.A.Ogloblin, S.B.Sakuta, D.N.Stepanov,

3. Measurement of Spectra of Light Nuclei from Triple Fission of Cf and

5. Ale99. Д.В. Александров, Е.Ю. Никольский, Б.Г. Новацкий, Д.Н. Степанов, П.

6. Бем, В. Бурьян, И. Винцоур, 3. Длоугы, В. Крога, Д.С. Байбородин,

7. Поиск Возбужденного Состояния Ядра Трития в Кинематически

8. Полных Измерениях Реакции D(d,pd)n, Ядерная Физика 62 (1999) стр.1925-1930.

9. Ата37. Е. Amaldi, L.R. Hafstad and М.А. Tuve, Neutron Yields from Artificial

10. Sources, Phys. Rev. 51 (1937) 896-912.

11. Ame90. A.I. Amelin, M.G. Gomov, Yu.B. Gurov, A.I. Ilin, V.P. Koptev, P.V.

12. Morochov, K.O. Oganesyan, V.A. Pechkurov, V.I. Saveliev, E.M. Sergeyev,

13. B.A. Chem'yshev, R.R. Shafigulin and A.V. Shishkov, Production of

14. Ultraheavy Hydrogen Isotopes in Absorption of pi Mesons by ' Li Nuclei,

15. Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz., 51 (1990) 607-613.

16. АгаОЗ. К. Arai, Resonance States of^H and ^Be in a Microscopic Three-Cluster

17. Model, Phis. Rev. C68 (2003) 034303-1 - 7.

18. Arg62. P.E. Argan, G. Bendiscioli, A. Piazzoli, V. Bisi, M.I. Ferrero and G.

19. Piragino, Photoproduction of ж mesons in ^He, Phys. Rev. Lett. 9 (1962)405-407.

20. Baz72. А.И. Базь, В.И. Гольданский, В.З. Гольдберг, Я.Б. Зельдович, Легкие и

21. Промежуточные Ядра Вблизи Границ Нуклонной Стабильности.1. Наука, Москва, 1972.

22. Baz76. А.И. Базь, Процессы Типа Диффузии в Квантовой Теории Рассеяния,1. ЖЭТФ 70 (1976) 397-410.

23. Вес93. F.D. Becchetti, W.Z. Liu, К. Ashktorab J.F. Bajema, J.A. Brown,, J.W.

24. Janecke, D.A. Roberts, J.J. Kolata, K.L. Lamkin, A. Morsad, R.J. Smith,1. Bel86. 1. Bev81. 1. Bis70. 1. Bla64. 1. BIa91. 1. Boc89. 1. Coh65. 1. Cso93. 1. G0I6O. 1. DesOl. 1. Det71.

25. XJ. Kong, R.E. Warner, Systematics of Li-induced radioactive beamreactions: E=13-20MeV, Phys. Rev. C48, (1993) 308-318.

26. A.V. Belozyorov, C. Borcea, Z. Dlouhy, A.M. Kalinin, R. Kalpakchieva,

27. N.H. Chau, Yu.Ts. Oganessian, and Yu.E. Penionzhkevich, Search for ^H,^H and ^H nuclei in the ^'В-induced Reaction on ^Be, Nucl. Phys. A460 (1986)352-360.

28. J.J. Bevelacqua, Shell-model calculations in the A=5 system, Nucl. Phys.1. A357 (1981) 126-138.

29. J.A. Bistirlich, K.M. Crowe, A.S.L. Parsons, P. Skarek, P. Truoel and С

30. Wemtz, Radiative Pion Capture in ^H, Phys. Rev. Lett., 25 (1970) 950-953.

31. C.H. Blanchard and R.G. Winter, Is ^H particle stable? Phys. Rev. 107(1957)774-775.

32. S. Blagus, D. Miljanic, M. Zadro, G. Calvi, M. Lattuada, F. Riggi, S.

33. Spitaleri, С Blyth and O. Karban, ^H nucleus and the ^H(t,tp) reaction,

35. O.A. Bochkarev, L.V. Chulkov, A.A, Korsheninnikov, E.A. Kuzmin, I.G.

36. Mukha, G.B. Yankov, Democratic Decay of^Be States, Nucl. Phys. A505(1989)215-223.

37. R.C. Cohen, A.D. Kanaris, S. Margulies and J.L. Rosen, Two-body Breakups

38. Following ж Absorption in Lithium: Evidence for the Production of H,

40. A. Csoto, Neutron Halo of ^He in a Microscopic Model, Phys. Rev. €48(1993) 165-171.

41. V.I, Goldansky, On Neutron-Deficient Isotopes of light Nuclei and the

42. Phenomena of Proton and Two-Proton Radioactivity, Nucl. Phys. 19 (1960)482-495.

43. P. Descouvemont and A. ICharbach, Microscopic cluster study of the ^Hnucleus, Phys. Rev. C63 (2001) 027001-1-4.

44. J.L. Detch, R.L. Hutson, N. Jarmie, J.H. Jett, Accurate Measurements of the

45. Nuclear Processes T(p,p)T, T(p,^He)n, T(p,d)D from 13 to 20 MeV, Phys.1. Rev. C4 (1971) 52-64. 1. Efr96. 1. Fia73. 1. Fra85. 1. Gil65. 1. G0I6O. 1. G0IO3. 1. G0IO4. 1. Gre62. 1. Gri04.

46. V.D. Efros, H. Oberhummer, Ground-State Energies and Widths of^He and^Li Nuclei, Phys. Rev. C54 (1996) 1485-1487.

47. S. Fiarman and W.E. Meyerhoff, Energy Levels of Light Nuclei A=4, Nucl.1. Phys. A206 (1973) 1-64.

48. V.R. Franke, H. Kockskamper, B. Steinheuer, K. Wingender, W. von Witchand H. Machner, Search for Highly Excited States in Light Nuclei with

49. Three-Body Reactions, Nucl. Phys. A433 (1985) 351-368.

50. Gilly, M. Jean, R. Meunier, M. Spighel,, J.P. Stroot,, P. Duteil, Double

51. Charge-Exchange with Negative Pions. Search for Tetraneutron, Phys. Lett.19(1965)335-338.

52. V.I. Goldansky, On Neutron-Deficient Isotopes of Light Nuclei and the

53. Phenomena of Proton and Two-Proton Radioactivity, Nucl. Phys. 19 (1960)482-495.

54. M.S. Golovkov, Yu.Ts. Oganessian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, A.M.

55. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian,

56. R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, M.G. Itkis, E.M. Kozulin,

57. A.A. Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Yukhimchuk, V.V.

58. Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, S.K. Grishechkin, A.M. Demin, S.V.

59. Zlatoustovskiy, A.V. Kuryakin,, S.V. Fil'chagin, R.I. Il'kaev, F. Hanappe, T.

60. Materna, L. Stuttge, A.H. Ninane, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, I.

61. Tanihata, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, N. Alamanos, V. Lapoux, E.G.

62. Polacco, L. Nalpas, Evidence for Resonance States in Я, Phys. Lett. B566(2003) 70-75.

63. M.S. Golovkov, L.V. Grigorenko, A.S. Fomichev, Yu.Ts. Oganessian, Yu. I.

64. Orlov, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M.

65. Ter-Akopian, R. Wolski, Estimates of the ^H width and lower decay energylimit, Phys. Lett B588 (2004) 163-171.

66. H.A. Grench, W.L. Imhof, F.J. Vaughn, Search for H* and Li^, Bull. Amer.

68. V. Grigorenko, N.K. Timofeyuk, M.V. Zhukov, Broad States Beyond the

69. Neutron Drip Line, Eur. Phys. J. A19 (2004) 187-201.

70. Gor87. M.G. Gomov, Yu.B. Gurov, V.P. Koptev, P,V. Morochov, K.O. Oganesyan,

71. B.P. Osipenko, V.A. Pechkurov, V.I. Saveliev, A.A. Khomutov, B.A.

72. Chem'yshev, R.R. Shafigulin and A.V. Shishkov, Detection of Superheavy

73. Hydrogen Isotopes in the Reaction for the Absorption of pi Mesons by ^Be

74. Nuclei, Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz., 45 (1987) 205-212.

75. Gor89. A.M. Gorbatov, P.V. Komarov, Yu.N. BCrylov, A.V. Bursak, V.L. Skopich,

76. P.Yu. Nikishov and E.A. Kolganova, Multineutron system in thehyperspherical basis, Sov. Yad. Phys. 50 (1989) 218-223.

77. Gor91. M.G. Gomov, Yu.B. Gurov, P.V. Morochov, V.A. Pechkurov, V.I. Saveliev,

78. E.M. Sergeyev, B.A. Chem'yshev, R.R. Shafigulin, A.V. Shishkov, V.P.

79. Koptev, K.O. Oganesyan and B.P. Osipenko, Search for Superheavy

80. Hydrogen Isotopes and Multineutrons in ж' absorption on Be, Nucl. Phys.1. A531 (1991) 613-622.

81. Gor03. М.Г. Горнов, M.H. Бер, Ю.Б. Гуров, СВ. Лапушкин, П.В. Морохов,

82. В.А. Печкуров, Н.О. Порошин, В.Г. Сандуковский, М.В. Телькушев,

83. Б.А. Чернышев, Спектроскопия сверхтяжелого изотопа водорода Н,

84. Письма в ЖЭТФ, т. 77, вып. 7 (2003) 412-416.

85. Gro74. J.Y. Grossiord, Coste, А. Guichard, М. Gusakow, А.К. Jain, J.R. Pizzi,

86. G. Bagieu, R. de Swiniarski, Study of Deutron-Cluster Deformation Usingthe Reaction ^Li(d,tp/He, Phys. Rev. Lett. 32 (1974) 173-176.

87. P.G.Hansen, B.Jonson, The Neutron Halo of Extremely Neutron-Rich

88. Nuclei, Europhys.Lett. 4 (1987) 409.

89. S.A. Harbison, R.J. Griffiths, F.G. Kingston, A.R. Johnston, G.T.A. Squier,

90. Nucleon-Nucleon Final-State Interactions in the Reactions He(p,d)2p,*He(p,t)2p and ^He(p. ^He)pn, Nucl. Phys. A130 (1969) 513-526.

91. Jar67. N. Jarmie, R.H. Stokes, G.G. Ohlsen and R.W. Newsome, Experimental

92. Study of Excited *H, *He and ^Li Nuclear Systems, Phys Rev 161 (1967)1050-1060.

93. Kob88. T.Kobayashi, O.Yamakawa, K.Omata, K.Sugimoto, T.Shimoda,

94. N.Takahashi, I.Tanihata, Projectile Fragmentation of the Extremely

95. Neutron-Rich Nucleus "Li at 0.79 GeV/Nucleon, Phys.Rev.Lett. 60 (1988)2599. 1. Han87. 1. Har69. 1. Ког90. 1. Ког94. 1. KorOl. 1. КогОЗ. 1. Кгу95. 1.n58. 1. Маг72.

96. А.А. Korsheninnikov, Analysis of the Properties of Three-Particle Decaysof Nuclei with A=12 and 16 in the K-harmonics Method, Sov. J. Nucl. Phys. 52 (1990) 827-835.

97. A.A. Korsheninnikov, K. Yoshida, D.V. Aleksandrov, N. Aoi, Y. Doki, N.1.abe, M, Fujimaki, T, Kobayashi, H. Kumagai, G.B. Moon, E.Yu. Nikolski,

98. M.M, Obuti, A.A. Ogloblin, A. Ozava, S. Shimoura, T. Suzuki, I. Tanihata,

99. Y. Watanabe, M. Yonokura, Observation of'^He, Phis. Lett. B326 (1994)31-36.

100. A.A. Korsheninnikov, M.S. Golovkov, I. Tanihata, A.M. Rodin, A.S.

101. Fomichev, S.I. Sidorchuk, S.V. Stepantsov, M.L. Chelnokov, V.A.

102. Gorshkov, D.D. Bogdanov, R. Wolski, G.M. Ter-Akopian, Yu.Ts.

103. Oganessian, W. Mittig, P. Roussel-Chomaz, H. Savajols, E.A. Kuzmin,

104. E.Yu. Nikolskii, A.A. Ogloblin, Superheavy Hydrogen ^H, Phys. Rev. Lett.87(2001)092501-1-4.

105. A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, E.A. Kuzmin, A. Ozawa, K.

106. Morimoto, F. Tokanai, R. Kanungo, L Tanihata, N.K. Timofeyuk, M.S.

107. Golovkov, A.S. Fomichev, A.M. Rodin, M.L. Chelnokov, G.M. Ter

108. Akopian, W. Mittig, P. Roussel-Chomaz, H. Savajols, E. Polacco, A.A.

109. Ogloblin, M.V. Zhukov, Experimental Evidence for the Existence of H andfor a Specific Structure of^He, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 082501-1-4.

110. R.A. Kryger, A. Azhari, M. Hellstrom, J.H. Kelley, T. Kubo, R. Pfaff, E.

111. Ramakrishnan, B.M. Sherill, M. Thoennessen, S. Yokoyama. R.J. Charity, J.

112. Dempsey, A. Kirov, N. Robertson, D.G. Sarantites, L.G. Sobotka, J.A.

113. Winger, Two-Proton Emission from the Ground State of '^O, Phys. Rev.1.tt. 74 (1995) 860-865.

114. A.M. Lane and R.G. Thomas, R-Matrix Theory of Nuclear Reactions, Rev.

116. C.J. Marchese, R.J. Griffits, N.M. Clark, Optical-Model Analysis of Elastic

117. Scattering of 53.4 MeV Helions from ^^Fe, Nucl. Phys., A191 (1972) 627640. 1. Меа67. 1. МеЮЗ.

118. McS69. D.H. McSherry, S.D. Baker, Т.Н. Glegg, Measurement of Spin-Correlation

119. Effects inp-^He Elastic Scattering at 8.8 MeV, Nucl. Phys. A126 (1969)233-240.

120. D. Measday and J.N. Palmiery, Unbound Energy Levels in ^H, Phys. Lett.1. B25 (1967) 106-108.

121. M. Meister, L.V. Chulkov, H. Simon, T, Aumann, M.J.G. Borge, T.W.

122. Elze,, H. Emling, H. Geissel, M. Hellstrom, B. Jonson, J.V. Kratz, R.

123. Kulessa, Y. Leifels, K. Markenroth, G. Munzenberg, F. Nickel, T. Nilsson,

124. G. Nyman, V. Pribora, A. Richter, K. Riisager, С Scheidenberger, G.

125. Schrieder, O. Tengblad, Searching for the ^H Resonance in the t+n+n

126. System, Nucl. Phys. A723 (2003) 13-31.

127. M.Meister, L.V.Chulkov, H.Simon, T.Aumann, M.J.G.Borge, Th.W.Elze,

128. H.Emling, H.Geissel, M.Hellstrom, B.Jonson, J.V.bCratz, R.Kulessa,

129. Y.Leifels, K.Markenroth, G.Munzenberg, F.Nickel, T.Nilsson, G.Nyman,

130. V.Pribora, A.Richter, K.Riisager, C.Scheidenberger, G.Schrieder,

131. O.Tengblad, M.V.Zhukov, The t + n + n System and ^Я, Phys.Rev.Lett. 91(2003)162504

132. Mey68. W. Meyerhoff and T.A. Tombrello, Energy Levels of Light Nuclei A=4,

134. Mey79. Т.е. Meyer, A Study of Particle Unstable ^H, Nucl. Phys. A324 (1979) 335348.

135. Mig55. А.Б. Мигдал, Теория Ядерных Реакций с Образованием Медленных

136. Частиц, ЖЭТФ 28 (1955) 3-9.

137. Mil86. D. Miljanic, S. Blagus and М. Zadro, Нand (n,ax) Reactions on Li and Li,

139. Mil95. D. Miljanic, S. Blagus, M. Lattuada, N. Soic and С Spitaleri, ^H Clusteringin Lithium nuclei, Phys. Rev. C52 (1995) 1140-1141.

140. Min69. R.C. Minehart, L. Coulson, W.F. Grubb, K. Ziock, Pion Capture in ^Li and^Li, the Formation of^H. a Search of^H, Phys. Rev. 177 (1969) 1455-1463.

141. Mor69. L.W. Morrou, W. Haeberli, Proton Polarization in p-He Elastic Scatteringbetween 4 and 11 MeV, Nucl. Phys. A126 (1969) 225-232.

142. Nil69. A. Niller, C. Joseph, V. Valcovic, W. von Witch, G.C. Phillips, p+D -^p+p+n Reaction at 6.5<Ep<13 MeV, Phys. Rev. 182 1083-1094.

143. Oga92. Y.Ogawa, K.Yabana, Y.Suzuki, Glauber Model Analysis of the

144. Fragmentation Reaction Cross Sections of '^Li, Nucl.Phys. A543 (1992)722.

145. Pai70. G. Paic, J.C. Young, D.J. Margaziotis, A Modified Impulse Approximation

146. Calculation of the n-n Quasifree Scattering and the Chew-Low

147. Extrapolation in the D(p,NN)N Reaction, Phys. Lett. B32 (1970) 437-440.

148. Pey55. A.A.Reut, S.M.Korenchenko, V.V.Yurev, B.M.Pontecorvo, An Attempt to

149. Discover Nuclei of H* among the Products of Spallation of Carbon by

150. Protons of Energy 300 MeV, Doklady Akad.Nauk SSSR 102 (1955) 723725.

151. PhySO. T.W. Phyllips, B.L. Berman and. J.D. Seagrave, Neutron Total Cross

152. Section for Tritium, Phys. Rev. C22 (1980) 384-396.

153. Phy99. Г.Ф. Филиппов, А.Д. Базавов, К. Като, О резонансах ^Н и ^Ве, Ядерная

154. Физика 62 (1999) стр. 1-9.

155. Рор64. P.V. Popic, B.Z. Stepancic, N.R. Aleksis, Search for ^Щп.а/Н Reactionwith 14 MeV neutrons, Phys. Lett 10 (1964) 79-80.

156. Rii90. K.Riisager, M.J.G.Borge, H.Gabelmann, P.G.Hansen, L.Johannsen,

157. B.Jonson, W.Kurcewicz, G.Nyman, A.Richter, O.Tengblad, K.Wilhelmsen,and the ISOLDE Collaboration, First Observation of Beta-Delayed

158. Deuteron Emission, Phys.Lett. B235 (1990) 31.

159. Pop85. N.A.F,M. Poppelier, L.D. Wood and P.W.M. Glaudemans, Properties of

160. Exotic p-shell Nuclei, Phys. Lett. B157 (1985) 120-122.

161. Rod97. A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, S.V. Stepantsov, G.M.Ter-Akopian, A.S.

162. Fomichev, R. Wolski, V.B. Galinskiy, G.N. Ivanov, LB. Ivanova, V.A.

163. Gorshkov, A. Yu. Lavrentyev, Yu.Ts. Oganessian, High Resolution Line for

164. Secondary Radioactive Beams at the U400M Cyclotron, Nucl. Instrum.

166. Rog64. P.C. Pogers, R.H. Stokes, A Search for ^H, Protons from ^H(d,p)*, Phys.1.tt. 8 (1964) 320-321. 1. Sea60. 1. SenSl, 1. Sen82. 1. Set81. 1. ShuOO. 1. Sid03. 1. Sid04. 1. Sla77.

167. J.D. Seagrave, L. Cranberg, and J.E. Simmons, Elastic Scattering of Fast

168. Neutrons by Tritium and^He, Phys. Rev. 119 (1960) 1981-1991.

169. U. Sennhauser, L. Felawka, T. Kozlowski, H.K. Walter, F.W. Schlepuetz, R.

170. Engfer, E.A. Hermes, P. Heusi, H. Isaak, H.S. Pluys, A. Zglinski and

171. W.HA. Hesselink, Observation of Particle Unstable ^H in Pion Absorptionin ^Li, Phys. Lett. B103 (1981) 409-412.

172. U. Sennhauser, H.J. Pfeffer, H.K. Walter, F.W. Schlepuetz, H.S. Pluys, R.

173. Engfer, R. Hartaman, E.A. Hermes, P. Heusi, H. Isaak and W.H.A.

174. Hesselink, Spectroscopy of Single and Correlated Charged Particles

175. Emitted Following Bound Pion Absorption in ^Li and '^Li, Nucl. Phys. A386(1982)429-446.

176. K.K. Seth, In: Proc. 4* Int. Conf. on Nuclei Far from Stability (Helsinor,1. Denmark, 1981)

177. N.B. Shul'gina, B.V. Danilin, L.V. Grigorenko, M.V. Zhukov and J.M.

178. Bang, Nuclear Structure of^H in a Three-Body ^H+n+n model, Phys. Rev.€62(2000)014312-1-4.

179. S.I. Sidorchuk, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts.

180. Oganessian, A.M. Rodin, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian,

181. R. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, M.G. Itkis, E.M. Kozulin,

182. A.A. Bogatchev, N.A. Kondratiev, I.V. Korzyukov, A.A. Korsheniimikov,

183. E.Yu. Nikolskii, I. Tanihata, Resonance States of Hydrogen Nuclei ^H and^H Obtained in Transfer Reactions with Exotic Beams, Nucl. Phys. A719 (2003) 229c-232c.

184. S.I. Sidorchuk, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts.

185. Oganessian, A.M. Rodin, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian,

186. R. Wolski, A.A. Korsheninnikov, E.Yu. Nikolskii, A.A, Yuhimchuk, V.V.

187. Perevozchikov, Yu.I. Vinogradov, F. Hanappe, T. Matema, L. Stuttge, A.H.

188. Ninane, P. Roussel-Chomaz, W. Mittig, Experimental Study of ^H in

189. Reactions ^H(t,p) and^H(t,d), Phys. Lett. B594 (2004) 54-60.

190. R.H. Stokes, Bull. Amer. Phys. Soc, 11 (1966) 9-11.

191. Tanihata, H.Hamagaki, O.Hashimoto, Y.Shida, N.Yoshikawa, K.Sugimoto,

192. O.Yamakawa, T.Kobayashi, N.Takahashi, Measurements of Interaction

193. Cross Sections and Nuclear Radii in the Light p-Shell Region,

195. G.M. Ter-Akopian, D.D. Bogdanov, A.S. Fomichev, M.S. Golovkov, Yu.Ts,

196. Oganessian, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, R.S. Slepnev, S.V. Stepantsov, R.

197. Wolski, V.A. Gorshkov, M.L. Chelnokov, A.A. Korsheninnikov, E.Yu.

198. Nikolski, I. Tanihata, F. Hanappe, T. Matema, L. Stuttge, A.H. Ninane,

199. Resonance States of Hydrogen Nuclei ^H and ^H Obtained in Transfer

200. Reactions with Exotic Beams, Ядерная Физика 66 (2003) стр. 1587-1594.

201. D.R. Tilley, H.R. Weller and G.M. Hale, Energy Levels of Light Nuclei A=4,

203. Tilquin, Y.E1 Masri, M. Parlog, Ph. Collon, M. Hadri, Th. Keutgen, J.1.hmann, P. Leleux, P. Lipnik, A. Ninane, F. Hanappe, G. Bizard,

204. D.Dunand, P. Mosrin, J, Peter, R. Regimbart, B. Tamain, Detection

205. Efficiency of the Neutron Modular Detector DEMON and Related

206. Characteristics, Nucl. Instr. And Meth in Phys. Res. A365 (1995) 446-461.

207. N.K. Timofeyuk, Shell Model Approach to Construction of a

208. Hyperspherical Basis for A Identical Particles: Application to Hydrogenand Helium Isotopes, Phys. Rev, C65 (2002) 064306-1-11.

209. T.A. Tombrello, Phase-Shift Analysis ofT(n,n)T, Phys. Rev 143 (1966) 772774.

210. K.M. Watson, The Effect of Final State Interaction on Reaction Cross

211. Section, Phys. Rev. 88 (1952) 1163-1171.

212. R.B. Weisenmiller, , N.A. Jelley, D. Ashery, K.H. Wilcox, G.J. Woznjak,

213. M.S. Zisman and J. Cemy, Very Light Neutron-Rich Nuclei Studied via the(Li^B) Reaction, Nucl. Phys. A280 (1977) 211-221.

214. C.J. Woodward, R.E. Tribble, D.M. Tanner, Mass of'^Ne, Phys. Rev. C27(1983) 27-30.

215. F.L. Yost, J.A. Wheeler and G. Breit, Coulomb Wave Function in Repulsive

216. Fields, Phys. Rev. 49 (1936) 174-189.1. You68. 1. Yuh03. 1. Zei70. 1. Zio68.

217. P.G. Young, R.H. Stokes and G.G. Ohlsen, Search for the Ground State of^H by Means of the ^H(t,p) Reaction, Phys. Rev. 173 (1968) 949-951.

218. A.A, Yukhimchuk, V.V. Perevozchikov, V.A. Apasov, V.S. Aryutkin, Yu. I.

219. Vinogradov, M.D.Vikharev, N.S. Ganchuk, A.N. Golubkov, S.K.

220. Grishechkin, A.M. Demin, S.V. Zlatoustovskiy, G.I. Karyakin, V.A. Klisch,

221. A.A. Kononenko, A.A. Kukolkin, A.V. Kuryakin, V.N. Lobanov, I.L.

222. Malkov, S.S. Matveev, V.Ya. Rozhkov, V.A. Safronov, V.M. Solyankin,

223. V.V. Travkin, D.P. Tumkin, S.V. Fil'chagin, Yu.Ts. Oganessian, A.M.

224. Rodin, D.D. Bogdanov, M.S. Golovkov, A.S. Fomichev,S.I. Sidorchuk, R.S.

225. Slepnev, S.V. Stepantsov, G.M. Ter-Akopian and R. Wolski, Tritium Targetfor Research in Exotic Neutron-Excess Nuclei, Nucl. Instr. Meth. A513 (2003) 439-447.

226. B.Zeitnitz, R. Mashuw and P. Suhr, Determination of the Neutron-Neutron

227. Scattering Length from a Kinematically Complete Experiment on the

228. Reaction ^H(n.2n)H, Nucl. Phys. A149 (1970) 449-462.

229. R. Ziock, R. Minehart, L. Coulson and W. Grubb, Level Structure of ^H,

230. Phys. Rev. Lett. 20 (1968) 1386-1389.