Исследование реакции (P, N) на ядрах изотопов рутения и палладия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

. . > и и

> I и

^ Санкт-Петербургский государственный университет. I? На правах рукописи

Битао Ху

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ (Р,1Ч) НА ЯДРАХ ИЗОТОПОВ РУТЕНИЯ И ПАЛЛАДИЯ

01.04.18-физика ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте физики Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель:

Доктор физико-математических наук П.П.Зарубин

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук И.И.Лощаков

(СПбГТУ)

Кандидат физико-математических наук Ю.В.Хрисанфов

(СЗУГМС)

Ведущая организация-Радиевый институт им. В.Г.Хлопина.

(г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится "11" апреля 1996г., в 1 г ■• часов, на заседании диссертационного совета

Д.063.57.14 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб.,7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан " 2Л-. 996г.

Ученый секретарь

диссертационного совета О.В.Чубинский-Надеждин

кандидат физико-математических наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

Изучение реакции перезарядки (р.п) при низких энергиях протонов имеет важное значение для исследования природы ядерного вещества. Анализ функции возбуждения реакции (р,п) предоставляет сведения о значениях параметров оптических потенциалов и плотностей уровней ядер.

Возбуждение изобар-аналоговых состояний в этой реакции существенно зависит от природы ядерных уровней в различных областях энергии возбуждения ядер, связанных с данной реакцией. Изучение возбуждения изобар-аналоговых состояний позволяет нам проверять ряд теоретических и феноменологических описаний оценок сечения возбуждения изобар-аналоговых резонансов, а также получать дополнительную информацию о возбужденных состояниях родительского ядра. Изучение изобар-аналоговых резонансов одновременно в реакции (р.п) и в упругом рассеянии протонов позволяет уменьшить погрешности в определении значений параметров изобар-аналоговых резонансов. в том числе и квантовых характеристик соответствующих ядерных состояний.

Анализ изомерного отношения предоставляет сведения о значениях параметров плотности уровней и оптического потенциала, и также о механизме распада изобар-аналоговых состояний, в частности, о соотношении прямого и статистического процессов распада.

Цели работы. Данная работа посвящена изучению реакции (р.п) на изотопах юо,1ог.ю4Ки и ««.юб.юв.пор^

упругого рассеяния протонов на указанных изотопах и изомерного отношения на изотопах 100,10ДЯи и 104-106рс|. в

с

данной работе также проведены сравнение полуфеноменологической оценки сечений возбуждения изобар-аналоговых состояний с экспериментальными результатами на изотопах 10°- 102- и 10Л- 10Е- 1081 110Рс1 и оценка доли распада изобар-аналогового состояния по "прямому механизму" в нейтронном канале на основе изучения изомерного отношения для изотопа 104Ни.

Научная новизна работы.

1. Получены новые экспериментальные данные по абсолютным значениям сечений реакции (р,п) на изотопах

100.102.104^ и 104.105.Ю8.110рй Длд 104,^ „ 110ре, впервые

получены абсолютные значения сечений реакции (р,п) с шагом 10-15 кэВ в энергетических областях: 6.45-6.98 и 7.00-7.52 МэВ, соответственно. Для 100Ки и 104Рс1 впервые получены абсолютные значения сечений реакции (р,п) с малым шагом (25кэВ) в энергетических областях 6.62-6.895 МэВ и 6.575-6.895 МэВ, соответственно. Для 102Яи и 108Рс* получены абсолютные значения сечений реакции (р,п) при энергиях: Ер=6.14,6.4 МэВ и Ер=6.15, 6.40, 6.45, 6.77 МэВ, соответственно.

2. Получены новые экспериментальные данные по упругому рассеянию протонов под углом 125 градусов на изотопах 104Ии и 110Рс1 при энергиях=6.45-6.98 и 7.00-7.52 МэВ, соответственно.

3. Проведены теоретические расчеты сечений возбуждения изобар-аналоговых резонансов и сравнение с экспериментальными данными.

4. Получены новые экспериментальные данные по энергетической зависимости изомерных отношений на изотопах 100,104Ни и 104'10БРс1 со значительно меньшим (по сравнению с литературными данными) энергетическим

шагом. Проведены их анализ а рамках различных методов и расчеты с использованием различных моделей для описания плотности уровней и значений параметров оптического потенциала.

5. Впервые получена формула для оценки доли распада изобар-аналоговых состояний по прямому механизму в нейтронном канале на основе изучения изомерного отношения в изобар-аналоговых резонансах и при помощи нее впервые проанализированы полученные результаты для изотопа 104Ru.

6. Проведен расчет функции возбуждения реакции (р,п) с учетом как нерезонансных значений сечения возбуждения составного ядра, так и сечений возбуждения изобар-аналоговых состояний на исследуемых изотопах Ru и Pd в пределах от Ер~6 до 7-8 МэВ.

7. Проведена модификация программы CINDY для расчета полного сечения реакции (р,п) и изомерных отношений.

Практическая ценность.

1. Полученные экспериментальные данные по функциям возбуждения реакции (р,п), изомерным отношениям, параметрам возбуждения изобар-аналоговых резонансов могут быть полезны для проверки старых и построения новых теоретических моделей структуры ядер и механизмов ядерных взаимодействий.

2. Полученная формула для оценки доли распада изобар-аналоговых состояний по прямому механизму в нейтронном канале будет полезна для изучения механизма распада изобар-аналоговых состояний.

3. Метод для проведения расчета изомерного отношения может быть полезен для изучения квантовых характеристик дискретных уровней конечного ядра в реакции (р,п).

4.Модификация программы CINDY будет полезна для анализа функции возбуждения реакции (р,п).

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Экспериментальные данные по функциям возбуждения реакции (р,п) на изотопах i°°.'o2,io4Ru и io4,io6,1o8,iiopd и их

анализ.

2. Экспериментальные данные по упругому рассеянию протонов на изотопах 10<Ru и 110Pd и их анализ.

3. Экспериментальные данные по изомерным отношениям на изотопах 100'104Ru и 104-106Pd и их анализ.

4. Результаты анализа сечений возбуждения изобар-аналоговых резонансов для реакции (р,п) на изучаемых изотопах.

5. Формула для оценки доли распада изобар-аналоговых состояний по прямому механизму в нейтронном канале на основе изучения изомерного отношения в изобар-аналоговых резонансах и анализ при помощи ее полученных результатов для изотопа 104Ru.

6. Расчетные результаты по полным сечениям реакции (р,п) на исследуемым ядрах и по изомерным отношениям на изотопах 1D0'1D4Ru и 1M-106Pd.

Апробация работы. Материалы, послужившие основой для данной диссертации, докладывались на 45-ом международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Санкт-Петербург, июнь 1995г), обсуждались на семинарах кафедры ядерной физики СПбГУ. Основные результаты представлены в работах, список которых приведен ниже.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Она содержит 125 страниц текста, 36 рисунков, 19 таблиц. В список литературы включено 66 пунктов.

Содержание работы.

Во введении дано изложение значения и целей данной работы. Там также находится краткое описание содержания данной работы.

В первой главе излагается методическая часть работы.

В ней описана применяемая в работе методика получения экспериментальных данных по абсолютным значениям сечения реакции (р,п) и упругого рассеяния протонов.Также приводится сводка 1 данных об использованных мишенях. В этой главе приводятся спектроскопические данные, необходимые для расчета абсолютных значений сечений реакции (р.п). Кроме этого, в этой главе дается описание комплекса использованной экспериментальной аппаратуры, приводятся блок-схемы установок. Измерения значений сечений выполнялись методом наведенной активности в циклотронной лаборатории отдела ядерной физики НИИФ СПГУ на циклотроне У-120 при выделенных значениях энергии протонов, а также в циклотронной лаборатории НИИ Тириконд" на изохронном циклотроне МГЦ-20 в определенном интервале значений энергии протонов с малым шагом измерений. В качестве гамма-детекторов использовались Се(Ы) детекторы с чувствительными объемами кристалла 50-100 см3 и разрешением 2.5-4.5 кэВ для Ет=1.3 МзВ.

Во второй главе представлены полученные экспериментальные данные.

Экспериментальные данные, полученные в циклотронной лаборатории на циклотроне У-120. представлены в виде таблицы. Эти данные и данные, полученные на циклотроне МГЦ-20, изображены в виде рисунков. Полученные нами экспериментальные данные сравниваются с соответствующими литературными

данными. В качестве примера здесь приводятся экспериментальные данные по сечениям реакции (р,п) и упругого рассеяния протонов для изотопа 110Pd и изомерному отношению для изотопа 1D4Ru (рис.1-2.).

В третьей главе на основе произведенных расчетов проводится анализ экспериментальных результатов. В этой главе дано краткое описание статистической теории Хаузера-Фешбаха-Молдауэра (СТХФМ), оптической модели и модификации, необходимой для расчета полного сечения, реакции (р,п) и изомерного отношения, программы CINDY. В процессе анализа, в рамках СТХФМ, производится расчет функций возбуждения реакции (р,п) с учетом всех открытых каналов. Здесь изучается влияние значений параметров оптического потенциала и моделей для описания плотности уровней на расчетные значения сечения реакции, (р,п). В этой главе анализируется возможность зависимости значений радиуса - действительной части оптического потенциала гу от энергии падающих протонов. Расчетные значения сечений реакции (р,п) здесь сравниваются с экспериментальными данными вне резонансной области.

В четвертой главе приводятся результаты расчетов энергетических положений изобар-аналоговых резонансов в реакции (р.п) и в упругом рассеянии протонов и полных сечений возбуждения изобар-аналоговых резонансов. Расчетные данные сравниваются с нашими и литературными экспериментальными данными в виде таблиц. В целом, наблюдается хорошее согласие результатов расчетов и эксперимента. В качестве примера показана одна таблица для изотопа 110Pd. На основе расчетов по СТХФМ, полученных данных по нормировочному коэффициенту, с помощью известной методики расчета энергетического положения и полного сечения возбуждения изобар-аналоговых резонансов в

Рис.1.Сечение реакции стрп для изотопа 110Рс1: 1) настоящая работа; 2) данные работы [1]; 3) данные работы[2]; кривая - расчетные данные с учетом нормировочного коэффициента

1) настоящая работа; 2) данные работы [3]; верхняя и нижняя кривая - расчетные данные при использовании МГК и МФГОС, соответственно. •

Таблица .. Значения Ер (л.с.к.) для реакций (р,п) и

(р,р0) и значения о5®3 на 110Рс1.

Еур ш ра кэВ Ер (РРо) расч в МзВ Ер (рп) расч в МэВ о**3.* расч в мб Ер (РРа) ЗКСП в МэВ Ер (РП) ЭКСП в МэВ орм ЭКСП В Мб Ер (РРа ЭКС] [4] В кэЕ

0 512* 7.14 7.14 36 7.14 7.15 150±30 713(

72 Л12* 7.22 7.20 41 7.18 ] 717:

191 (7/2") 312* 7.34 7.33 7.33 54 ■ч 7.32 7.32 175130 1 731-

193 М2* 7.34 7.34 18 7.32 }

384 3/2+ 5/2+ 7.53 7.52 7.52 18 22 732!

450 7/2" 3/2" 7.60 7.59 7.56 7 22

508 1/2* 7.66 7.64 12 760!

534 712' 7.68 7.67 9

587 3/2" 7.74 7.70 29 773!

664 312* 512* 7.81 7.80 7.80 13 18

715 312* 512* 7.86 7.85 7.85 29 37 785

740 312* 5/2* 7.89 7.88 7.88 37 50

* - приведены расчетные данные только для уровней с арвз> 3

- подчеркнуты более вероятные значения .Г

нейтронном канале проводится расчет функции возбуждения реакции (р,п) от Ер~6 до 7-8 МэВ для всех исследуемых изотопов (см. напр. рис.1). Кроме этого, в этой главе анализируются изобар-аналоговые резонансы, полученные в упругом рассеянии" протонов на изотопах 104Ви и 110Р<1 На основе сравнения расчетных и экспериментальных данных по величинам сечений изобар-аналоговых резонансов предлагаются уточнения для квантовых характеристик отдельных изобар-аналоговых состояний.

В пятой главе проводится анализ полученных экспериментальных данных по изомерным отношениям.

В ней описаны методы проведения расчетов изомерного отношения и сравниваются расчетные результаты по различным методам. В этой главе также обсуждается впияние на результаты расчетов выбора значений параметров оптического потенциала в протонном и нейтронном каналах и модели для описания плотности уровней. Расчетные данные сравниваются с экспериментальными результатами по изомерным отношениям. Здесь также рассматривается влияние изобар-аналоговых резонансов на величины изомерных отношений. Полученная формула для оценки доли распада изобар-аналоговых состояний по прямому механизму в нейтронным канале используется в анализе результатов измерений для изотопа 104Ри (рис.2).

В заключении диссертации приведены основные результаты и выводы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1) Ю.Ю.Журавлев, П.П.Зарубин, Ю.В.Зейц, А.А.Коложвари, И.В.Шелкунов, Ху Битао (СПбГУ). "Полные сечения реакции (р,п) на ядрах изотопов рутения в

интервале значений Ер 6.1 - 6.9 МэВ" //Тезисы докладов международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Санкт-Петербург 27-30 июня 1995, СП. 1995. с.231.

2) Ю.Ю.Журавлев, П.П.Зарубин, Ю.В.Зейц, А.А.Коложвари, И.В.Шелкунов, Ху Битао (СПбГУ). "Полные сечения реакции (р,п) на ядрах изотопов палладия в интервале значений Ер 6.1 - 6.9 МэВ" //Тезисы докладов международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Санкт-Петербург 27-30 июня 1995, СП. 1995. с.232.

Литература.

1) В.Г.Батий, Е.А.Скакун и др. Абсолютные относительные сечения (р,п)-реакций с образованием изомеров в изотопах серебра// ЯФ. 1988. Т.47. Вып.З.

2) А.Е.Антропов, Т.Баиюми и др. Исследование взаимодействия протонов с ядрами 102,104,108,110Р<3 при Ер=6 МэВ// Яф. 1979. Т.29. Вып.6.

3) Е.А.Скакун, В.Г.Батий. Сечения возбуждения изомеров в реакциях 100,104Ни(р,п)// Тезисы докладов 41 совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Минск. 1991. С.247.

4) Б.Я.Гужовский. А.Г.Звенигородский и др. Эксперименты по проверке теории изобар-аналоговых резонансов//ЯФ. 1974. Т.20. Вып.З.