Исследование изомерных отношений на ядрах переходной и деформированной области в реакциях с легкими частицами и гамма-квантами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ ШОТ УКРАИНЫ

институт яшрных кссшовашя

На правах рукопзси

ЕНПИТЬКО Светлана Ежтсрознэ

УДК 539.163

исследование изомерных отношении на ядрах переходной и дбкяшрованнои областей в реакциях с легкими частицами и т-квактдш

(01.04.16 - Физика ядра и элементарных частиц)

Автореферат диссертации на соискание ученей степени каядпдзтз Сазпко-математичееких наук

Ккеа - 1992

Работа выполнена в Институте ядерных исследований АН Украины

Научша руководители: член-корреспондент АН Украины

Вишневский И. Н.

доктор физико-математических наук Хелтоножскиа В. А. Оффищальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Токаревский В.В.

кандидат физико-математических вау* Сорокин А.А.

Ведущая организация: Объединенный институт ядерных исследоввш

Автореферат разослан " ^ " ноября_ 1932 г.

Задета состоится . и/ . декабря 1992 г.

в 14й час. на заседании Специализированного Совета Л 016.СО. Института ядерных исследований АН Украины по адресу: 252038, Киев-28, пр. Науки, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ядерных исследований АН Украины Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат физико-математических наук В.Д.Чесноко

В.Д.*

общдл харакпрйсткка работы

Актуальность проблемы. Исследование изомерных отношений позволяет получить информацию о плотности уровней в области непрерывного спектра, форме кулоновского барьера при слиянии атомных ядер, роли прямых и предравновесных процессов при различных энергиях. В частности, изучение изомерных отношения в области нижа кулоновского барьера позволяет оценить средний угловой момент реакции слияния и изучить влияние значений приведенной массы, сил спаривания а также структуры изучаемых ядер на величину изомерных отношений. Так как измерение изомерных отношений осуществляется через относительные измерения 7- и Кх-спектров, то надежность и достоверность полученных данных значительно повышается. Кроме того, это позволяет исследовать реакции, сечения которых составляют 10"" от полного сечения. Ясно, что традиционными методами такие измерения проводить практически не возможно.

Отметим также, что величина изомерных отношений сильно зависит от наличия предравновесных процессов, при которых уносится больший угловой момент, чем при испарении частиц. А это, естественно, непосредственно повлияет на распределение спинов в остаточнм ядре, а значит и на величину изомерных отношений. В то же время, природа предравновесных процессов еще находится в стадии изучения.

Все вышеизложенное свидетельствует об актуальности исследований изомерных отношений в реакциях ,с легкими частицами. Этому и была посвящена настоящая работа.

Цель работы. Целью работы было проведение измерения изомерных отношений в фотоядерных реакциях, в (п,т), <р,п), (й,2п), (й,р) и (а.п)-рвакциях и, сравнивая их с теоретическими расчетами, исследовать механизм протекания данных реакций а также роль таких величин, как момент инерции компаунд-ядра, спиновый параметр обрезания, плотность одночасти'шых уровней и т.д.; изучить энергетическую зависимость изомерного отношения и среднего углового момента компаунд-ядра в области ниже кулоновского барьера и сделать вывод о возмокности получения данных о среднем угловом'

моменте компаунд-ядра в охолопороговой области из данных об изомерных отношениях в реакциях с легкими заряженными частицами; исследовать природу 7-излучония между компаунд-состояниями в (п,7)-реакциях.

Работа представляет собой часть исследований, проводившихся в последнее время согласно тематическому плану в отделе структуры ядра ШЙ АН. Украины по комплексному изучению атомных ядер.

Научная новизна работа заключается в следующем:

1. Создан спектроскопический комплекс, позволяющий проводить измерения изомерных отнокений в реакции, протекающей в 10"+10* раз слабее конкурирующих каналов, причем число этих конкурирующих каналов в отдельных случаях достигает 5060.

2. Впервые били измерены сечения и изомерные отношения в реакции Í7,n)"", приводящей к образованию изомерных состояний на ядрах '•"Re, '••"••°-'"Se."Sr и "°Zr при энергиях Р^ах=Э+22 МэВ. Обнаружен вклад полупрямых процессов в дашюй роакции.

3. Впервые выполнены измерения изомерных отношений в (п.7)-реакциях с тепловыми и резонансными нейтронами для изоморшх пар с изменением углового момента ¿1=8 и 10 и исследовалась природа 7-спектра при распаде составного ядра в (п. 7 ■)-ре акциях с тепловыми нейтронами.

4. С вирокой точностью проводе1ш измерения изомерных отношений в прилороговой области в реакциях (p.n), (d,2n). (d.p) и (а,п) на ядрах "'•Fíe и '"""•Аи. Обнаружено, что изомерные отношения в этой области стремятся к постошшой величине при уменьшении энергии налеташих частиц до энергии порога дашюй роакции. Показано, что внергетичоская зависимость среднего углового момента компйунд-ядра в прилороговой области' корродирует с энергетической зависимостью изомерного отношения ядра-продукта.

5. Впервые проведены исследования изомерных отношений при энергии налетающих частиц, провшаыцих энергию максимума функции возбуждения на 20+60 МэВ. Показано, что каскадно-испарителышя модель успешно описывает экспериментальные данные об изомерных отношениях до энергий, превышающих энергии максимума денной функции возоувдония на 20*30 МэВ и что учат продравновасного

канала значительно улучшает согласие теории с экспериментом даже в области максимума функции возбуждения, особенно при большой разнице спинов изомерных состояний.

Практическая ценность работы. Созданный

спектроскопический комплекс успешно применяется для изучения изомерных отношений и в различных 7-спектроскопических и активационных задачах.

Установленная корреляция между величинами изомерных отношений и средним угловым моментом компаунд-ядра в реакциях с легкими заряженными частицами в околопороговой области открывает новые возможности для получения методом изомерных отношений лифоруацкс. о форме кулоновского барьера, влиянии приведенной массы на реакцию слияния, роль зф!вктов спаривания и т.д..

Результата, полученные в данной работе, могут .быть использованы для дальнейшего развития теории ядерных реакций.

Объем и структура работа. Диссертация состоит из. введения, трех глав, заключения и списка литературы. Полный объем диссертации составляет 139 стр., в том числе 14 табель 26 рисунков. Список цитированной литературы составляет 137 наименований.

Апробация работа и публикации. Основшю результаты диссертации изложены в 15 работах, докладывались на 394-42 Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, опубликованы в журналах Известия АН СССР, УФЖ, Атомная энергия. Ядерная физика.

Содержание диссертации.

. Во введении изложена цель работы, а такке основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена краткому описании комплекса, предназначенного для измерения изомерных отношений. Этот комплекс включает установку для быстрой доставки облученных образцов, полупроводниковые спектрометры, ПЭВМ и пакет программ для управления экспериментом, анализа спектров и расчета изомерных отношений.При измерениях, исходя из условий и задач эксперимента, применялись различные комбинации Се- и ЭЦЫ)-детекторов и

спектроскопических каналов совместно с анализаторами 1СА-70, £Р-4ЭОО, а также комплексы АЮСАМ-100 и АБСАМ-ЗОО. Характеристики используемых детекторов приведены в табл.1. Описаны программы, применявшиеся для набора 7-спектров в память ПЭВМ и работы с файлами.

' Получены формулы для расчета изомерных отношений в ядрах с двумя изомерными состояниями.

Изложен метод теоретического анализа изомерных отношений, основанный на испарительной модели распада составного ядра, предложенный Хоизенгой и Ванденбошем. Описаны модели предравновесного распада.\

В данной работе расчеты выполнялись по модифицированной каскадно-испарительшй мсдзли (КИМ) и по програшам, учитывающим предравновеснда процессы, АЫСА, (ЗШдаг, БТАРМ).

Во второй глава описаны исследования изомерных отношений в (7,п) и (п,7)-реакциях, которые проводились с целью выяснения как природы 7-излучения мевд компаунд-состояниями, так и механизма <7,п)-реакции. Фотоядерные реакции изучались на изотопах Бе и 1ВЕНэ (см.табл.2). На рис.2 приведены получе1шые данные об изомерных отношениях выходов <1 для Ш4Ве и изотопов Бе (точки).

" Данные для Ее были проанализированы в рамках КИМ. На рис.2 приведена расчетная кривая (сплошная линия), причем необходимые для расчетов значения параметров извлекались из данных о сечениях (р,п)-реакции. Как видно, энергетическая зависимость расчитанных значений согласуется . с экспериментальной кривой. Некоторое расхождение при Е7~18 МэВ легко устраняется при варьировании величины момента инерции.

Однако, значение от/а«=С\47x1 (Г3, померянное при Е7=10 ЫзВ не согласуется с расчитанным (о™/о«=0.1х1СГ1). Вероятно, для объяснения необходимо рассмотреть вклад полупрямых процессов. Эта гипотеза нами была более тщательно проверена на изотопах селена, которые. относятся к переходной области. Кроме того, изотопы селена в широком диапазоне массового числа А имеют изомерные пары, что позволяет проводить систематическое сравнение. Эти же изотопы довольно тщательно изучались и в таких прямых реакциях, как срыв и

подхват нейтронов. Измеренные кривые изомерных отношений выходов (1 для 7*'вгБ9 представлены на рис.2.

При изучении изотопов селена измерялись также абсолютные значения сечений образования изомерных состояний. Полученные значения, аппроксимированные лоренцовыми кривыми, представлены на рис.3. Параметры аппроксимации приведены в таблице 2.. Как видно, все представленные сечения имеют одногорбую форму с максимумом в области ~16 МэВ.

Полученные экспершенгальныв результаты об абсолютных сечениях (7,п)т-ревкций позволили также определить изомерные отношения сечений Н=о„/(а„+ос) =о„/ап и для ядер, у которых основные состояния стабильна. Изомерные отношения были определены при энергии 16 МэВ, используя данные о полных фотонейтронных сечениях (рис.4). Для ядер ""¿г и "°2г получены совпадающие в пределах ошибок изомерные отношения сечений, поэтому они представлены на рис.4 одной точкой С°гг). '/

Анализ измеренных сечений реакции <т,п)т показывает, что сечения для ядер с числом нейтронов, соответствующим почти заполненной 1 ¡,-подобо лочкой, характеризуется Г0 в ~1 .5 раза большим, чем Г0 в нуклидах, где нейтроны отсутствуют в данной подоболочке (или их мало). В этом случае объяснение уширения Г0 связано с наличием небольшой деформации в ядрах, относительно перегруженных нейтронами. Оценки показывают, что таким величинам Г0 соответствует параметр деформации р=0.1+0.3.

Изомерные отношения, измеренные для ядер "•'"Бе, подтверждают влияние деформации, т.к. ее наличие приводит к увеличению числа высокосгошовых состояний. Зависимость величины й от числа нейтронов (см. рис.4 } также соответствует этим выводам.

На рис.4, приведена кривая заселенности 8П=ГШ) подоболочки в прямых реакциях и наши данные об изомерных отношениях. Видно, что наблюдается определенная корреляция мокду е„ и Н. Подтверждение такой корреляции изомерных отношений с

заполнением нейтронной подоболочки как и данные о

(7,п)-реакциях в околопороговой области, где ■ наблюдается значительное расхождение со статистической теорией, указывает на

важную роль полупрямых процессов в (7, п ^-реакциях.

Изучение изомерных отношений позволяет исследовать не только плотность возбужденных состояний в области непрерывного спектра, но и природу 7-излучения между компаунд-состояниями. Наиболее удобно такие иссл-ушания проводить в (п,7)-реакциях с тепловыми нейтронами. Это представляет определенный интерес и в связи с тем, что в последнее время получены данные, указывающие на то, что природа первичного у-излучения с энергией £2 МэВ, испускаемого в (п,7а)-реакцщ; не связана, с гигантским диполышм резонансом (ГДР).

Для того, чтобы заметить разницу в природе 7-излучения низких энергий, необходимо исследовать изомерные пары, у которых- 4.1 = (1т-19) £ 5. В этом случае средняя энергия 7-квантов, заселяющих высокоспиновое состояние будет ~ 1.5 ЫэВ.

Мишели из ""Ей, 1в1Та и '"Аи облучались потоком тепловых и резонансных нейтронов. Эти данные приведены в табл. 3,4. Отметим, что все результаты для 1В9™Аи, получены впервые, а для ,кгЕи было известно только изомерное отношение (о"/ср) для тепловых нейтронов. Наш уточнены сечения захвата тепловых нейтронов, приводящих к образованию 1КгтгЕц о = (3,740,3) барн, '"тТа о = (1512) мбарн и впервые измерено сечение захвата 1МтАи о = (4±1) мбарн.

При анализа полученных данных необходимо сравнить расчетные значения сг/ср и экспериментальные. Для (п,7)-реакции с тепловыми (т.е. з-нейтронами) наш было получено аналитическое выражение для сг/о» в виде:

о"Уо'=(3-<1+1> +Л«3-<1+1>/2 )12-у [ ±-

Ет

где 1=1т-1д-1/2, Г"-спин изомера, 1д-спин облучаемого ядра;

Е - энергия возбувдония компаунд-ядра;

Е7- сре'ияя анергия 7-квантов, определяемая с помощью

выражения В^ = 4 /Е/а-5/а';

а - энергетический параметр извлекался из данных о

(р.п)-сечениях шш вычислялся по формуле а=2а(£в+Л«+1 где a--0.0380-o.0125 ^ п^гщуг} С03{ 20

[ 1 М

1 ~ у=г у

7=6.7x10"» и Зн ~ средние моменты протонов и нейтронов,соответствующие реальной схеме' заполнения оболочек.

V - параметр, связанный с электромагнитной . природой 7-излучения. Если природа 7-излучения обусловлена ГДР, V = 5. При квазичастичной природе V = 3. При выводе этого выражения были опущены члены, давдие поправку <10%. Поэтому в дальнейшем необходимо этот факт учитывать при сравнении с экспериментальными значениями.

Результаты расчетов И=о™/о» для тепловых нейтронов представлены в табл.4. Туда мы включили все имеющиеся в настоящее время данные о а"/а"3 для ядер с А1 > 5.

Как видно из этих результатов, при энергиях 7-квантов, меньших 0,8 МэВ, энергетическая зависимость 7-изл/шния Е®, а при Е^ > 1 МэВ она, вероятнее всего, смешанная, типа Е® Анализ соотношения о™/о» для ядер с А - 150 и 200 показывает, что четность переходов, вероятное, всего, положительная, т.к.' только вероятность М1-переходов не зависит от А.

Таким образом, из полученных данных можно сделать вывод о том, что в низкоэнергэтической области природа 7-излучения в (п,7)-реакциях не связана с ГДР.

Нами были измерены величины сг/оо для некоторых энергий резонансных нейтронов и нейтронов с энергией 14 МэВ.

Значения от/а<* для резонансных нейтронов в ,ввАи указывают на наличие интерференции между в- и р- состояниями. Отметим также, что значения изомерных отношений в .,в"Аи корре/ :руют с экспериментальной кривой плотности уровней в области энергий ОИСЮ кэВ (рис.5). ' ■

Данные о сг/о* для нейтронов с энертлей 14 ..1эВ также полностью согласуются с нашими выводами о природе 7-излучения в низко энергеткче ской области. Это следует из того факта, что не смотря на то, что нейтроны с такими анергиями примерно равновероятно имеют з, р, с1-компоненты, компаунд-ядро будет находиться в состоянии с квантовыми характеристиками близкими к тем, что имеет компаунд-ядро, образованное тепловыми нейтронвми. Такой вывод следует из конкретных расчетов по программе Бгарге.

Физически это связано с тем, что при £„=14 МэВ доминирующим является предравновесный вылет нуклонов. При предравновесном вылете частиц уносится угловой момент, в среднем на (1+1,5)Ь больший, чем при статистическом испарении из компау.нд~ядра, то есть, как Он обедняются внсокоспиновце состояния компаунд-ядра и расзкределение плотности возбувденных состояний по угловому моменту СТ--ЮБИТСЯ подобным случаю с тепловыми нейтронами. В этом случае а-'/&> = 2,7-1(Г* при V = 3 и 0,3- 1СГ* при V = 5, а Згсспериментальное значение .с"Уо*=2.7- 1СГ4, т.е. хорошее совпадение экспериментом именно для а'=3. ■

Поэтому ш можем с большой"долей уверенности сделать вывод о том, что природа 7-переходов в компвунд-ядрах сложна по структуре и в вероятность переходов в области 1+2 МэВ дают значительный вклад процессы, не связанные с ГДР.

Это, вероятнее всего, связано с тем, что 7-кванты с энергией £ 2 МэВ не могут перейти из одной ободочки в другую, т.е. они в основном происходят, мевду состояниями, сформированными одной оболочкой. Возможна ситуация, когда ьолновые функции компаунд-состояния могут содержать компоненты, преимущественно сформированные одной оболочкой, так называемая фрагментация одного состояния, что, естественно, приводит к резкому увеличению вклада Ы1-мультипольности в 7-переходы с малой энергией.

Третья глава посвящена изучению изомерных отношениях в реакциях с заряженными частицами.

В области ниже кулоновского барьера методом изомерных отношений нами исследовалось распределение среднего углового

момента. Как известно, величина среднего углового момента 1 зависит от фрш кулоновского барьера и от . приведенной массы входного канала. Это позволяет при определенных условиях получать информацию о кулоновском барьере, силах спаривания и т.п.

Измерение зависимости от/о« в припороговой области от энергии налетающих частиц проводилось на ядрах 1в4Не, ,9вАи и 1И,Аи, образующихся в реакциях ,в1Та(а,п)"4т'8Ке; 1°а1г(а,п),в"т-®Аи; 1"Я(р,п)1"т'9Ее; 1"РШ,2п)"","'*Аи; "7Аи(й,р),вв"'*Аи (рис.1).

Облучение проводилось на циклотроне У-120 ИЯИ АН Украины.

■альная энергия заряженных частиц составляла 6.7 МэВ, 13.6 МоВ и '¿' ,3 НзВ для протонов, .дейтронов и а-чзстиц, соответственно, ".г.;vл частиц изменялась с помощью алюминиевых фольг.

Измерения проводились на полупроводниковом спектрометра »ЕШ-iOO, с Св-детектораки объемом 5 см* it 100 см». Измерялись J-:i )Г«~спсктры из распада выше указаны! радионуклидов. Полученные данные о г .'личинах ст/о3 приво. *эны на рис.6,7.

яак рчдчо I» представлениях ¿.езультагов, с"7о* в припороговой области ."тавится но зависимой от энерпш величиной или, по крайней v.st", при Ер ^ д-К^р-О эта величина стремится к величине не равней ;;-/лю. Особенно это отчетливо наблюдается в (ti,р) и

Физгдасг. это объясняется тем, что кулоновский вклад в полный барьер измзлп*. :ср как t/r п он одинаков для всех парциальных волн, включая е-волну. центробежный кэ потенциал изменяется как 1/г1. Если кулонов«:« отталкивание достаточно сильное, т.е. барьер высокий и шщюку.Л, я момент инорции системы достаточно велик, то вкладом центробзхпого потенциала в полный барьер мокко

пренебречь. В такоП системе средний угловой момент 1 - 1о и эта величина Iq мокет бить больше it>.3ro качественное объяснение полностью согласуется с нашими данными о CVo» в припороговой области для реакций с легкими заряженными частицами.

Нами проведены также и расчеты 1 в припороговой области в

приближении параболического кулоиовского барьера. Расчет 1 проводился наш с парциальными сечениями, вклад которых в полное сечение составлял не менее 1%. На рис.6,7 представлены зависимости

расчиташшх значений 1 и экспериментальные значения с/со (R) от энерпш налетающих частиц.

Можно отметить, что для реакции с a-частицами и дейтронами

кривые для Е и 1 близки по форме в подбарьерной области, что позволяет сделать вывод о существенной зависимости изомерного

отношения в подбарьерной области от среднего углового момента 1. Зависимость изомерного отношения от энергии возбуждения

образовавшегося ядра значительно слабее. Для (р,п)-реакции этот эффект проявляется не столь явно, но и там мы видим, что в асимптотическом пределе Ер-Е1Юр^ 0, ощ/о9 стремится к постоянному значению, отличному от нуля.

Возрастание величины й при (Е-ЕГ10р) „О для (а,п)-реакций, вероятнее всего, связано с тем, что в этой области начинает доминировать реакция квазиупругого рассеяния а-частиц. Она приводят к тому, что в компаунд-ядре происходит обеднение низкоспиновых состояний. А это будет приводить к увеличению величины о®/о®, что ш и наблюдаем в эксперименте.

На основании обсуждавшихся выше экспериментальных и теоретических данных сделано заключение, что в реакциях с легкими заряженными частицами в подбарьерной (околопороговой) области средг'й угловой момент компаунд ядра не зависит (шш слабо зависит) от энергии налетающих частиц. Это открывает новые возможности в изучении свойств ядер в реакциях при энергиях, близких к порогу.

В настоящей работе было проведено также исследование изомерных отношений на ядрах ""йе и 19вАи в области больших энергии. При таких энергиях начинают доминировать предравновесные процессы, изучение которых в настоящее время является одной из актуальных задач .

• Изомерные отношения для ядра 1и>т-9Аи измерялись активационным методом. Исследовались реакции (с1,2п) и Ш,р). Выбор этих реакций связан и с тем, что (й,2п)-ре акция имеет статистический характер, а (й,р) -это в основном прямая реакция.

В реакциях с дейтронами были выполнены измерения изомерных отношений от порога, реакции <4,р) и (й,2п) до ЕЦ=50 МэВ. Полученные данные представлены в табл.5,6 . Все результаты получены впервые.

При облучении 1в'Аи в реакции (й,2п) возбуждается изомерная пара с 1*=13/2+, 1^**23.84 и 1%=1/2~, Т,,г„64.1ч. Изомерные

отношс-шя в этой реакции до энергий 25 МэВ изучались раньше. Величина оп/о* была «0.6. Полученные наш значение о™/сг> для этого ядра приведены в табл.7.

Точность измерения сг/о», если не оговорено, составила 10%.

Точность определения энергии дейтронов в области меньше 13.5 МэВ была 0.2 Мэй, а в области больше 20 ЫэВ - 0.5 МэВ.

При изучении (а.п)-реакции на ""Та измерялись изомерные отношения в ""йе (см. рис.1>. На рис„В приведены полученные результата. Точность измерений в основном связана со статистической точностью.

• Расчеты сглу для (1,р) и (й,2п) вшолнялись по программе БТАРЕЕ. Получены значения для (й,2п)-ре акция в области 10*14 МэВ сг/ст9=Зх1СГ«, т.е. в хорошем согласии с экспериментом. Для (й,р)~ статистяческой реакции расчеты дают с/се-ОЛ (см. табл.8). Для учета вклада прямого канала в таблице приведены абсолютные значения о™ а о« для статистического канала (&,;)-реакции. Как известно, ~ 0.3 барна.. Кроме того, в прямой реакции

заселяются в основном низкоспиновые состояния в остаточном ядре. В этом случае сг/а* должно бить меньше 10"4. Это и наблюдается в эксперименте. Некоторое расхождение при Ел=13.6 мэВ объясняется большим вкладом статистического канала.

При больших энергиях уже после 20 МэВ для лучшего согласия теории с экспериментом необходимо учитывать предрагчовесный канал в (й,2п)-реакщш. Отметим, что максимум функции возбуждения при статистическом канале для этого ядра находится при 15 МэВ. Вклад предравновесного канала начинает доминировать в областях, удаленных более чем на 10 МэВ от максимума. При этом величина о™/ср слабо зависти от энергии налетающей частицы. Это находится в согласии с экспериментальным значением о"Уо» в этой области.

Для (а,п)-реакции были выполнены расчеты изомерных отношений по КИМ с плотностью уровней из модели ферми-газа г. обратным смещением. При проведении расчетов особое внимание уделялось области, где равновесные процессы являются доминирующими, а также роли коэффициента 1, который характеризует переход коллективного движения в одаочастичное и наоборот. Ясно, что получение таких данных есть интересная задача сама по себе, кроме того величине. Г может указывать на наличие ираст-ловушек с заданным спином.

На рис.8 и рис.11 представлены экспериментальные результаты и данные расчетов изомерных отношений »■♦«•«Не и'^^Аи для

(а, п)-реакций по КИМ. Расчеты выполнялись без подгонки по параметрам модели. Все необходимые величины вычислялись или использовались экспериментальные данные из других реакций. Варьировалась только величина I. Как вилл из рисунков, КИМ на участке 15+50 МэВ может успешно описать экспериментальные результаты, не только качественно, но и количественно. Это указывает,, что роль предравновесннх процессов в области (3050) Мэй ас®; еще не является доминирующей и при получении оценок сечйшй цроцессов можно пользоваться такими довольно простыми моделям», как КИМ.

К^оме вышеизложенных выводов, из проведенных в настоящей работе расчетов с плотностью уровней из модели Ферми-газа с образгида смещением.,, можно сделать заключение, чти момент инерции этого, ялра в области энергии возбуждения 04 МэВ почти равен твердотельному. Из величины Г (хорошее согласие теории с экспериментом, при больших Г) можно сделать вывод и о наличии низкоспдаовых ираст-ловушек.

Учет предравновесного канала для (а,п)-ре акции нами выполнялся, по программе 5ГАРРЕ. На рк^.Ш приведена зависимость <у/а* от энергии, расчитанная с учетом предравновесия, но без учета, коэффициента Т. Из этого рисунка видно, что простой учет предравновесного процесса не может описать полученную экспериментально кривую. Ясно также, что и вклад прямых реакций не может объяснить, наблюдаемого резкого увеличения от/о« с ростом энергии а-частиц, т.к. прямой канал только уменьшает средний угловой момент остаточного ядра.

К сожалению, других экспериментальных данных о сечениях (а,п) или (р.в.Ьреэкции при таких энергиях возбуждения нет. Однако, для качественного анализа можно привлечь данные оо изомерных отношениях в. реакциях с тс-мезонами. Как известно, при взаимодействии яг-мезона с ядром последнему передается энергия 70 или 140 МэВ. Причем ядро практически не получает вращательной энергии.. В таких условиях наблюдался аномальный выход внсокоспяновых изомеров. Нами из даншх о (тг.хп)-реакций было получено распределение спинов остаточного ядра с учетом

добавочного углового момента, образующегося за счет вращений (Ш-. рис.9 ). Из этого распределения видно, что при энергиях > ?0 М'э1? при таком механизме . Судет происходить заселение толЬШ высокоспинового изомера. Оценки врличины о-Уо3 для (а.п)-реакции в области энергий 50*100 ЫэВ приведены на рис.8 Видно, что в этом случае экспериментальная кривая может быть описана достаточно успешно.

На основании проведенных исследований сделан вывод о доминирующей роли предравновесннх процессов в области энергий на 20+40 МэВ больших максимума сечения данной реакции.

В заключении перечислены основные результаты работы, которые состоят в следующем.

1. Создан измерительный комплекс с высокими спектроскопическими характеристиками, которые позволяют проводить длительные (в течении 1-2 месяца) измерения без существенного ухудшения энергетического разрешения. Высокие спектроскопические характеристики комплекса получены благодаря современным полупроводниковым детекторам из сверхчистого германия,персональным ЭВМ и специальным программам контроля измерений, накопления и обработки 7~ и Кх-спектров. Разработана методика расчета изомерных отношений для ядер, у которых более 2 изомерных уровней, проанализирована возможность измерения в этих условиях Т,У2 у. КВК.

2. С помощью спектроскопического комплекса на циклотронах У-120 и У-240, реакторе ВВР-9М, микротроне М-30 ИЯИ АН Украины впервые измерены зависимости изомерных отношений от энергии налетающих частиц в (7,п)-реакциях на изотопах Ве и 1а5Не в области Е^"к"'=(10-19) МэВ; в (11,7)- на ядрах 101 Ей, "'Та и ,07Аи с тепловыми и резонансными нейтронами; впервые измерены изомерные отношения для (р,п), (й,2п), (1,р) и (а.п)-реакций, приводящих к образованию 1ачто-<?1}е, Аи, 1И,т-эАи в энергетическом диапазоне 0+100 МэВ;

а) установлено, что в области ниже кулоновского барьера зависимость изомерных отношений от энергии налетающих частиц коррелирует со средним угловым моментом компаунд-ядра в реакциях

слияния с легкими заряженными частицами и становится независимой от энергии налетающих частиц;

б) показано, что учет прадравновесного механизма значительно улучшает согласие теоретических данных изомерных отношений с эксперимекталышт, особенно для ядер с большой разницей угловых моментов изомерных состояний; прадравновесный механизм начинает доминировать при энергиях возбуждения налетающих частиц превышающих энергию максимума данной функции возбуадения на 20+50 ЫэВ;

в) установлено значительное влияние полупрямых процессов в (7.п)-реакциях, показана корреляция между вероятностью (с1,р)-реакции и величинами изомерных отношений в (7,п)-реакции;

■ г) установлено влияние интерференционных процессов в области непрерывного спектра между компаунд-состояниями на величину изомерных отношений в (п,7)-реакциях с резонансными нейтронами;

д) обнаружено, что первичный 7-спектр переходов мезду компаувд-состоянияш в области энергий < 0.8 МэВ описывается энергетической зависимостью в виде а при энергии 7-квантов Е~1 МэР вклад компонент с энергетической зависимостью Е^ и Е^ соизмерим. Показано, что это явление может быть связано с фрагментацией компаунд-состояний внутри одной оболочки.

Следует отметить высокую точность выполненных экспериментов. Подобные по точности измерения изомерных отношений, особенно в припороговой области, выполнены впервые.

3. Полученные экспериментальные и теоретические данные будут использованы при создании современной теории ядерных реакций с легкими частицами.

Знание энергетических зависимостей изомерных отноиений имеет важное прикладное значение при наработке различных радионуклидов, особенно при облучении мишеней естественного состава на установках с заряженными частицами, имеющими энергии 20-100 МэВ.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1.Еедявенко В G..Вишневский Й.Н.,Желтоножский 8.А..Мазный И.А. Патлань Ю.В. г Ухмн М.А. ; РешитькоС.В., Шаповаловай.П. Распад«ЧГ.- Киев. 1937.- 21 с.(Препр. АН УССР. ШШ;86-48). //Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов 37 совещания.-Л, :Наука, 1987.-С.66..

2.Вишневский H.H..Желтоножский В.А, .Решитько C.B. .Степаненко В.А. Изомерное отношение реакции "Tafa.iD'^Re // Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов 38 совещания-Л.:Наука. 1988.-G.35T.

3.Вишневский H.H..Желтоножский В.А..Мазур В.М..Решитько C.B. Изомерные отношения в реакциях (a.n) и (т«п). //Известия АН СССР Сер. физ.-198Э.- Т.53, И1.- С.171-174.

4.Гарилюк В.И.ДелтонохскиЯ В.А..Решитько С.В.Дерланов В.Б. Измерение изомерных отношений для ядер с А>150. * //Известия АН СССР Сер. (&из.-1Э8Э.- Г.54. К5.- С.10СГМ010.

5.Вишневский И.Н.,Желтоножский В.А. .Ломоносов Ь.И..Мазур В.М.. Решитько С.Э..Соколск И.В. Изомерное отношение в реакциях ieeRe(7,n),M"''Re.//Ядерная спектроскопия к структура атомного ядра. Тезисы докладов 38 совещания.-Л.:Наука. 1968.-С.323.

6.Вишневский H.H..Желтоножский В.А.,Решитько C.B..Харланов В.Б. Исследование выходов изомеров Eu в(п,7>-реакциях. //Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов 39 совещания.-Л.:Наука, 1909.- С.298.

7.Вишневский И.Н..Желтоножский В.А. .Решитько C.B. Изомерные отношения в реакции ""Wfp.n^Re.// Ядерная спектроскопия и структура, атомного ядра. Тезиса докладов 38 совещания.-Л.:Наука, 1989.- С.298.

в.Белявенко B.C., Желтоножский В.А., Зелинский А.Г.,РешитькоС.В., Ухин М.А. Распад "»Am. // Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов международного совещания.-Л.:Нвука, 1992.- С.431. Э.Желтоножский В.А., Лебедев Ю.А., Решитько C.B., Ухин М.А.

Исследование распада 18IHi// УМ.- 1992.- Т.37, НИ.- С.2159-2164.

10.Желтонохский В.А. .Майданюк В.К.,РешгькоС.В.,Тараканов В.К. Исследование распада ieem21M,mjAu. //Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов мевдународного совещания.-Л.:Наука, 1992.- С.108. 11 .Желтонохский В.А.,Г^шитько C.B.

Изомерные отношения в реакциях с протонами и дейтронами. //Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов международного совещания.-Л.:Наука, 1992.- С.234.

12.Желтонохский В.А.,Литвинский Л.Л..Майданюк В.К..Мурзин A.B., Решитько C.B.,Тараканов В.К. Зависимость изомерного отношения от энергии нейтронов в реакции ,e7Au(n,7)1B*m'9Au..

//Ядерная спектроскопия и с "руктура атомного ядра. Тезисы докладов мевдународного совещания.-Л.:Наука, 1992.- С.235.

13.Келтоножский В.А. ,Мазур В.Ы.,Решитько С.В.,Соколюк И.В. Исследование (т.п.)"-реакций для ядер 74<А<90// УФЖ.~ 1992,- Т.37, МП.- С. 2150-2154.

14.Денисов В.Ю., Желтонохский В.А., Решитько C.B. Исследование изомерных отношений в околопороговой области в реакциях с легкими заряженными частицами//ЯФ.- 1992.-N12 С.568-571.

15.Желтонохский В.А., Решитько C.B.

Сечение реакции 1B1Ea,li7Au(n,7) 1M"*'S>Eu """"-«Au //Атомная анергия.- 1992.-М12 (в печати).

Таблица 1.

Основные характеристики применяемых детекторов

Детектор V, см3 Ш11Ш , кэБ

59,5 кэВ 122 КЭВ 1333 КЭВ

Се(ОНТЕС) беСОНТЕС) Се(ОИТЕС) САШИНА 5 170 230 100 0,5 0,7-0,8 о.т '2,0-2,2 1.8

БКЫ) ПШПВ - 360 зВ на 5,9 КЭВ

Таблица 2.

Характеристики исследуешь изотопов и параметры лоренцовых кривых в (7,п)-реакциях

ядро мишени дочернее ядро Од(МбН) Е^МэВ) Г0(МЭВ)

I* Т1/2

783е 773е е 1/2- стаО. 43 16.2 э:е

803е 793е ш 7/2+ 17 с

8 7/2+ 6.5x1О^г . 78 16.0 4.9

823е 81'3е ; Ш 1/2- 3.9 М

! г 1/2- 18.5 М 51 16.0 4.8

88Бг 873г : т 7/2+ 57.3 м

: & 9/2+ стаб. 132 16.5 3.4

эогп 892П П) 1/2- 2.8 ч

8 9/2+ 78.4 ч 132 16.2 3.0

га 1/2- | 4.18 М

Таблица 3.

Энергии нейтронов и относительные выходы изомеров ,в*Аи и ,в,Еи.

Е V1» 0.55эВ 2КЭВ 59 кэВ 144кэВ 14*МэВ

198Аи ов/о« xi О4 12~/2" 0-4 - 14 9.1 2.7

152 в н Ей а /оо хш4* 8"/а" 1.05 1.1 - - -

* Облучение выполнялось на нейтронном генераторе КГУ

Таблица 4.

Экспериментальные и расчитаннне значения изомерных отношений для реакции с тепловыми нейтронами

ядро ТС 1С V1* эксп В(ДИ} 11(7=3) а(Аа),%

15гЕи 8"/0~ 1 2(1 И0~3 5-ОхЮ"3 24(6)

182Та 10-/3' 7Л(2)10~4 1.5Х10"3 50(5)

186Ке в*/Г 3<1)10"3 6.0Х10"3 50(15)

1521г 9+/1~ 2(*)КГ4 4.6X1О-4 60(30)

12-/2~ 4(4 ИСТ5 3.5x1О-5* 100

Ед/1,ЫЭВ

1.2 0.87 1.1 0.87 0;5Б

Ец- энергия возбуждения компаунд-ядра,

Таблица 5.

Изомерные отношения "•"•»Аи в реакции ,овРК(1,2п),в,т'9Аи.

Е<1 (Л^Ю* % Л^га*

8.8 0.1Т 30.6 4.9

10,6 0„42 35.0 5.7

12,0 1.2 39.3 3.0(6)

13.6 2.0 44.9 2.0(6)

19.2 2.8 50.0 2.9(5)

25.0 . 3.2

отношения Аи в реакции ,"Аи(<1,р)1в?

% % оЯ1/а®х103

8.4 0.12 • 25.0 2.5

9.1 0.19 30.б 3.6 »

9.3 0.19 35.0 4.9 .

10.6 0.23 39.3 3.3

12.0 0.4 44.9 2.3

13.5 15.7 1.1 1.5 50.0 5.9

Таблица 6.

'"аСлшш 7 о

Изомерные отношения ,ir""'9iig в реакции "r?Au(d12n}"'7m'!IHg.

% 0т/0е Ed o^/oS

8.0 0с40 35.0 1.61

13.0 0,60 39.3 1=59

15.7 0.74 44.9 0.85

25.0 0.43 50.0 0.73

30.6 1.06

Таблица 8.

Сечения заселения основного и изомерного состояния и и зомернне отношения """-»Au в реакции ll"Au(il,p)lB,'"-eAu, расчиташше по программа STAPFE для различных энергий дейтронов.

Ed (МэВ) ош(барн) Х10* о®(барн) XI0«

10.0 ..... 2.050 "■ .....48.820 "

11.0 0.275 12.202

12.0 0.093 4.977

13.0 0.059 3.060

14.0 0.059 2.625

14.7 0.Ö72 2.615

15.0 0.083 2.979

19.7 10.4 67.53

24.Г 13.0 63.1

30.3 З.Т . 31.14

4 *

р. 91*.

г. гс«ут

/г- ¿¿¡».г ---------- *1 '1 ^

с,иг.

$'тх $

Л V

•• I

г•

''¿У "'.'л

-<.\!д~-<'«" / »«е

а.щ

и

»'5т

Рис.1. Фрагменты схем распада изучаемых ядер.

12 и 15 18 20

Ет (МэВ)

20.00 тС X 10"

ю.оо

5.00

о.оо

В.ОО 10.00 12.00 14.-СО 16.00 13.00 20.00 (МзВ)

Рио.2. Энергетичэокая зависимость изомерных отношений выходов реакции Сг.пГ на ядрах «-«Эе ) и ""Ке (3).

Рис.3. Сечения реакции (у,п)т на ядрах ™.во,нгд0> »»зг и

"за "ее "гг

40 42

Рис.4, зависимости заселенности 1а,^»-подо(5олочки е (□) и изомерных отношений Н ф от числа нейтронов.

р ОВ-1)

-""ли-

Л

I.

. «ноте

.'..I л-1-

И X 10*

п,

1

IV», ),<» чо ИМ ад» «00 ц (кэВ)

Рис.Б,, Экспериментально тлзмеренная зависимость плотности уровней р и изомерных огшшений и от заергии возбуждения в ,ввАи из (п,7)-реакцта-

5.0

1.0

з.о

2.0

1.0

о.о

»"Рг + р = »В"т.,дц + П ф

+ р = »"»м>не .+ п (})

I

-X?

I 1 I I 14 I I 1-11 I I I { I I I I I I 1 |Ч I 1 | I ' м 1-гч-

Ч-Т-1 I I I 1 |Ч ) '1 |Ч 1

3 б 7 9 11 13 15 17 19

п х Ю2 (Ие) и х 108 (Ли)

10

Е (МэВ)

РИс;6. Зависимости от энергии столкновения в системе центра масс

среднего углового момента 1 (сплошная линия) и изомерных отношений Л для (р.п)-реакции. У0- высота кулоновского барьера.

ио.7.

Завиоимооти от оивргии столкновения а сиотвмо центра маоо

пй^!™^-"0?0™ шшшта 1 (сплошная линия) н изомерного отношения н. ув- высота кулояовского барьера. ^^^^

2 Ъ

/

Рис.8. Энергетическая зависимость изомерных отношений для 1Мйе из (а,п)-реакции. 1 - эксперимент; 2-5 - расчет по КИМ при 1=0«, БОЯ, 70% и 100%; 6 - расчет по модели внутриядерного каскада.

Рис.Э. Распределение спинов остаточного ядра в модели внутриядерного каскада для ядер с А~200.

R

2.00

C.OO -.....11 I || II и in ) i |i i I II и 1Ц1 m i I м . || I I Щ11Ц

0.00 20.00 40 00 60.00 BO.CO

at (МэВ)

Рис.10. Энергетическая зависимость изомерных отношений для Ие из (а,п)-реакции. Точки - эксперимент; сплошная линия - расчет по БТАРКВ с учетом предравновесного распада.

OOZ

•ю 10 30 W SO Ex (МэВ)

iic.ll. Энергетическая зависимость изомерных отношена® для ,eeAu из (а,п)-реакции. (!) - эксперимент; 1-3 - расчет по КИМ при Г=0Ж, 50% и 100%.