Исследование реакции (P, N0 на изотопах никеля, цинка и молибдена тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

од

ОН 1395

санкт-петерьятскип го суда? стяенш! университет

На правах рукописи

ШНЕ8В Юрий. Юрьевич

иссшозашв реакции (p.n) на изотопах никеля, цинка и шйедена

OLCi.I6 - $изик& ядра и элементарных частиц

АВТОРЕ PAT

диссертации на сеискакие ученей степени кандидата д-изико-кагемагичесних наук

Санкт-Петербург 1995

W г .Работа выполнена в'Научно-исследовательской институте физики Санкт-Петербургского государственного университета.

' Научным руководитель:

доктор физико-математических наук Il.il.3apy

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук , A.A.Пасте ■ кандидат физико-ыатехатических наук Ю.В.Хриса

Ведущая организация РИ СПб

Защита диссертации состоится "22" июня 1995г., в Ä на заседании Диссертационного совета Д.и0.Ь7.14 по защите сертаций на соискание ученой степени . доктора физико-мате! чвсшх наук в Санкт-Петербургском государственно« ункверси по адресу: 159иЗч, Санкт-Петербург, Университетская наб., '

С диссертацией пожне ознакомиться в библиотеке Санкт-i Оургского государственного университета.

Автореферат разослан " " мая 1УУ5г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О .В. Чубинский-Haj

иодая характеристика ргСеты.

Актуальность работы. ОдноР. пз наиболее актуальных задач йэикм ядерных веакци}. малых эвергиь является изучение изатопп-еико.'. у. внергетической зависимостей, сечени!'. реакции (п,П).

Ак&лу.з внергеткческо;. зависимости дает возможность о це икать параметры ядерных потекикгяоь, а также параметры плотности дерных уровне!.. Анали.а резонансом, получаемых в энергетической &£'лсжкост.:, позволяет судить с свойствах некоторых выиекевоз-улденних иостояш. чнапример - ».зобар-в налоговых состояний (.¿¡АС?, и. промежуточных реэененсоь).

Анализ изотопической зс.г;:симостм ¡руккции возбуждения Сф.Е^ озволяет судить о влияние величины кулоновского потенциала у ороге реакции ч(кр,п./) на механизмы вэаикодекгтвия претона с дром, а таювс о зависимостях пиранетрог ядерного потенциала и лотностеи уровне], от нейтронного ::зОыгке, заряда и массы ядер.

пукдавтся * далькеклем исследовании и вопроси, связанны? с эучекием механизмов иогазования и их распадок по куклонным ькалам. Чрезвычайно вален вопрос к о предсказании величин сече-ии реакции а параметров кзобер-аналгаговых резонвнсог (ПАР.).

скспериментальная информация, имевшаяся по этим вопроса«, эскт честични!'. характер, нередко противоречива и с трудом подается су.стеьатьье.

Особенно хочется оорлтнть вникание на недостатек данных по 5солвтнык геличикам сечения ео збгедекля ИАР, что не дает воз-зкнесгк делать выводы оо изотопической и энергетической зависнет«* характеристик возбуждения этих резонансоЕ.

цели раооть.

. экспериментальное изучение изотопической и энергетичвско!: ^висикостеи сечения реакции (р,п> на изотопах никеля, шнна и >л;:одена. Ль^учекке как нсеоь информации отого родь, так и до-(лнигелькых сведение о значениях полных сечении реакции Ср,п^ I ядрб>:, ¿ля которых имеется оольшои разброс, литературных данных. V. этак дополнительно в ксчестве задачи ста.еится выявление но-:х особенностей г названных зависимостях, их объяснение; объяс-;ние уле установленных особенностей.

якадкз механизмов Езаилодеьствия протонов с ядром в канале ре-;ции Ср,о) с учетом» кхыкуренции ьтого канала с каналом лротонно-

. го рассеяния, рель природы ядерна* свотвяния « «»ьтнэшекик щ мых к непрямых процессов, роль силы сиевшвания состояний в в< чинах сечею«, ра&кцкх .

и. ¡'¡соледввание .возможносте* количественного предсказания се1 ... виг реакции (р,п), включая резонансные сечения. ч. получение сведении о значениях пграмьтпоЕ, характеру, зувщо взаимодействие прогоноЕ с ядрок, а тзкле природу ядер (параде рк оптического потенциала, параметры плотно от-/ уроЕнег., КС У • ядер и др.). ■

п&учнья ноекзнь •ое.ооть:. I. получена новне экспериментальные данные но абсодвтш^ знв^ кит» сеченая реакции Ср.п; на изотопах , , ^/Й ,

6Ь2л , ' °2л , , , , На - функция

, возбуждения Ср,п) изучена лперЕые в пределах всего иol;лeдoвa^ него диапазона. Не последовательность аосолгтных значен* полных сечений реакции Ср,гО и калым шагом измерения С 5и кз* реиЮ' Ни интервале 1 Мэй; апср^е го л учено ь ¿.ределах Ер » • 6,62-7,2 МэЕ; на - в пределах Ер = 6,75-7,15 МэЬ, нь

- £ прадедах Ер с 5,62-7,2 НэВ, не. 7 пределах Ер

",« 6,66-7,2 МэВ. При этом получены новые даннке по лнвчениям с ,.чения а энергии возбуждения изобар-апалоговах резонаксов СйА1 2_ Па новой методике про;:зьеден расчет сечения возбуждения НА '3. С использованием новог. кетодики Сл.2) произведен расчет о. (р,п) с учетом как нерезонаксных значений сечения Еовбугдения составного ядра, тек и сечений возбуждения ¿1АР на исследуемых . изотопах 2п и ко а пределах от порога (й(р,п)) и до Ер-7 кь£ 4. Зпервые проведена систематика зависимости ь£*зл от спинг .четности МС, оценены различия этой зависимости для разных из ..топов.

. 5. 3 ф.Е. Ср/1) г пределах измеренного диапазона выделен

промежуточные резонансы, соотввхствукзие модели Ицумо /5.1/. -Для оолаетк Еозоуаденв>. О/и = 2+0+257 МэЦ-Са.е.«.)^"5 резокав этой ьодали получены впервые.

6. Получены экспериментальные данные пв игомесным отнесениям

г \ 04,, чч, для реакции чр,т\) на " ко и Из, со значительно меньшим шаге

измерения, чем в более ранних раоотах.. Произведении?,, анализ п

назад б цедок статистический характер природу изомерных етквс

ний.

: втнощении для реакции (р,п) не впервые обиару-:ая структура и исследована ее природа, некоторые обиие.закеномерности энергетической зави-шхентальных <i(p,ny, дан анализ четно-нэчетнвгв шческв;! зависимости б(р,п) на рассмотренной груп-¡лечениек ряде литературных данных, ' .

;кая ценность. . • •

:периментадьная установка для получения абсолютных «я реакции Ср.п.) , методом наведенной активности, экспериментальные данные по функциям возбуждения •км отношения«, параметрам возбуждения ;1АР и проме-1?.нсак когут окть использована для проверки ста-гия новых теоретических моделей.

.иал;;зу результатов расчета 6«. и бСр/г) с разними .них параметров иогут быть полезны для проведения то анализа на других изотопах, равнения расчетных и экспериментальных данных по нии 11АР предлагаются поправки и уточнения отдель-характеристик ПАС i; соответствушдих величин спектро-г.торев (сп.р.\

нализа закономерностей зависимости разности куло-$..(д£кул) для аналоговых состояний предложена меня Jn VIC, а такие д£ кул для отдельных ИАС. нализа резонансной структуры КАР предложена метели рсспида КАР по н*статиетическому механизму в распада КАР по нейтронному каналу, методика првгнвза поведения ф.в. для извтапвв с на. основв выделенных- элементов подобия:;энергети-ости б(р,п) изотопов одногоZ.

еын&сятся следуссие результаты: альные данные по функции возбуждения реакции (р,п)

. WM , bcZn . rJZn . У4Ко„ 96Mo .'^о. Анализ и энергетической зависимостей 6(p/i) на изучаемых

расчета по оптической модели полных сечений реак-реашдии (р,п) - по СТХ4 на изученных изотопах..

. 3..Результата анализа сечений возбуждения ПАР дд*

Расчет с использованием этих данных, а также данных п.2 общего вида енергетическеи зависимости . тивасцего Еозбутдение iiAP - на изотопах ,

.^^Мо , ^^о от порога реакции и де Ер~7 МэЗ. :,М. экспериментальные данные по изокерным откосе® ■ (р,п) на ^Мо и '"'Цо и их анализ в райках статисч

5. Обнаружение резонансной структуры,в изомерном акции '^Мв(р,гО и ее объяснение.

6. Анализ зависимости разности кулоновсхих энерг* первых изобар-аналогоЕых состояний (MC) от кваю ристик этих состояний на основе данных, известны» и влияние этой зависимости на исследуемые функции ó. Новые данные по возбуждению промежуточных резс в пункции возбуждения (р,п) на .

Апробация работы. Материалы, послужившие о а диссертации, докладывались на 41, 42, 43, 44 usw.л даниях по ядерной спектроскопии и структуре &т<т • 199I; Алкь-Ата, 1992; Дубна, 1993; Санкт-Петербух научных семинарах кафедры ядерных реакции (впослег уизики) СПГУ.

Публикации. По результатам исследования опуС учнкх работ.

Объем работы. Диссертация состоит из Еведе и заключения (выводов). Она содержит257 страниц сункев, 29 таблиц. В список литературы вклсчен 13

Содержание работы.

Во введении раскрывается суть тематической t работы, дано изложение ее целей, охарактеризован . вень научных знаний по данной.теме.

В первой главе излагается методическая часть

В ней описана применяемая в работе «етодика - .рикентальяых данных по абсолютны« значениям сечек (в ее основу положен .метод наведенной активности)

Такье приводится описание использованных мин дераивавщиеся рольги, обогащенные соответствующим

было использовано более двадцати иипенеГ., средняя; ых составляла о,5 иг/см3.

леве приводятся схемы распада продуктов реакции с иотрируекых линий спектра. , .

ого е первой главе ... ~> дается описание комплекса Е экспериментальной аппаратуры, пригодятся Олок-ехе-с кратким описанием их ребочих параметров,- Зксперн-лись в циклотронной лаборатории отдела ядерной £и-У на циклотроне. У-12С при выделенных значениях экера такке в циклотронной лаборатории НиИ "Гириконд" ' циклотроне МГЦ-2^ в интервале энергии от 5 до б,7* дым нагом измерения. В качестве детекторов.для рв-еденнол актиЕности использовались ) детех-

ительным объеюм кристалла см*' и разрешен»-'

В для Б -1,3 МэВ ЬиСо.

главе представлены подученные экспериментальные

освещаются вопросы, связанные с извлечением полез-л из зарегистрированных с помощью ) детек-

)("-квантов распада ядер-продуктов реакции,. приводив формулы длл вычисления величин сечений реакции. ле приведены и формулы для определения значений по- ' /ченных экспериментальных величин (сечения реакции зедедены с точностью 7*-1й»). Чьить эксперимеиталь->в представлена в виде таблиц. На прилагающихся ри-

*тся обций ейд полученных <?ункциП возбуждения (см. е такие оксперькентельш:е данные по кзомершм отно-гкные для (р,п) на и ^^Мо (см.напр.рис. 2). зп«р'/ментальные данные сравниваются с совтЕетству-уркымм данными.

з главе на осноЕе произведенных расчетов проводится -¡ментальных результатов. .Такхе для проведения ана-этся, материал^ ряда литературных публикаций. В про-, согласно статистической, теории. Хаузера-Фешбаха милея расчет'функций возбукдения составного ядра г гонами (по канЦ&м (р,р»/, (р,п),.(р,ес>). Для расче-различние наборы: параметров.для протонного, нейтрон-гичного каналов, а именно: параметры ядерного по- -

Тис. I Значения б(р,п) на Точки - экспериш

кривая - расчет.

--Рис.'2 " Изомерные отношения для на

I - данный эксперимент, 2 г эксперимент /Б. 3 - расчет.

тенциала, параметра плотности уровиек. Такг.е расчет производился и с некоторыми вариантами значения квантовых характеристик (КХУ), приписываемых отдельным низколежащим уровням, для которых они были неизвестны. Выбор параметров осуществлялся на основе известных из литературы феноменологических приближений. При этом изучался вопрос влияния различных параметров к Еариаций-значении .' КХУ на поведение расчетной ф.в. Зта часть анализа позволила выявить ряд закономерностей влияния некоторых параметров на результаты расчетов, в некоторых случаях оценить изотопическую и энерге тическу»; зависимости этого влияния.

Кроме этого, по оптической кодели производился расчет полных сечений реакции б* и коэффициентов проницаемости для каждого канала: Т(.

На втором зтепе анализе, производится сравнение экспериментальных.ф.в; с результатами расчета. Здесь осуществляется выбор параметров для расчёта нерезоненсноК функции возбуащения реакции (р,п)., наиоолее прнолигкённой к экспериментальным далным. Например для параметров протонного потенциала в качестве наиоолее ептималь кых определены наооры параметров среднемасаовой зависимости работы /б.з/.

С выоранными наборами был произведён расчёт нормировочной функции СК(Е)) (.зкстрьполяция коэффициентов редукции /Б.З/).

проме расчёта по ЦТлФ производился расчёт энергий и сечений возбуждения ИАР. для расчёта резонансных, сечений исполвзовался новый полуфенеленологический подход, изложенный в работе /А.З/. Результат расчёта резонсненых иечений сравнивается как с экспериментальными данники настоянеи работы, так и' с данными других ра-оот. В целом, наблюдается хорошее согласие расчёта и эксперимента (.напр. табл. L). Ка основе расчётов по (ЯА*?,. полученных данных по RÜL), с помощью изевстных методик расчёта энергии резонанса '' ИАР в нейтронним канале, а также с учётом имеющихся в литературе оценок полуширины ЙАР производится окончательный расчёт функции возбуждения Ср,п/ о: порога реакции и до Ер~ 7 МэВ для ^тГл, ö<iKo, 9бМо и иЫо Сем.напр.рис, 1)

Согласие расчётной и экспериментальной Функций,в целомг удовлетворительно (для ^Ко произвести расчёт оказалось невозможным из-за отсутствия надёжных данных по сп.ф.1. а случае отдельных

Твгшща-1. акачениег енергии (.ЕгЫ а сече нив лозОулДения ь реакции ^Мо^р.п).-.. ,

Е» в^Мо | Еп Ей ¿>рез ёрез

СкэБ) 1 СКзВ) (КэВ) Смб) Смб)

'{ 786' 1/2+ ; 5792 э,7б 21) 22^4")

4 621 3/2* ! ьт 10) ' 14-5]

1039 . 1/2* ] 6047 6,01 12 18^4

1620 3/2+ Г 663У 6,59 16 18^5

1963 3/2+,5/2+ ■ 6986 " 6,9о 15 13-5

З/г^Д/Г) ; 7071 6,99 19] г/-б

1/г+ ] 1и]

217У 3/2+,5/2_+ : 7204 7.12 27 28-5

I

Еп и-— расчёт; Еп и ¿^-эксперимент.

выявленных разногласий предлагаются рекомендации по корректиров и уточнению исполвзованных параметров расчёта Снапр,.квантовых характеристик аналоговых состоянии и соответствующих сп.ф.), ра сыатриваетоя вопрос об изотопической зависимости параметров сие шивания И^>Сск. /к.Э/);. Оценены величины сечения возбуждения от дельных йАР на в1А'С ,. 62Д/,- •

Иэ анализа отличай икспе^именхальных значений энергий возо дьния КАР в нуклонных каналах от соответствующих, расчётных, вели на основе литературных данных,, а такяе результатов настоящей ра - выделены зависимости от .Лнапр.см.рис^З.) для ряда ядер.

На основе полученных осооегностеи такой зависимости провел анализ функции возбуждения Ср.п.) на ^Ыо.

Кроме этого рассмотрен вопросы язвинке го расположения КАР в каналах tp.rU и Ч.р,ро; и. дорну резонансного пика вп-канал&. II 'этом рассмотрены причины усиления асикметрии для ^-резонанса в П -канале по сравнению с асимметрией резонансов иных 3 '.

На'Н^п, выявлена'.последовательность резонансных максимумов

-и

1 ¿.1КЗА\С)-а1к:1Л1ЕУГ) (кэб)

гни. 3. ОтличиедГ*« — для аиа . лога основного уровня от ! ¿¿¡ал — Для аналогов возбуждён : них уровней СЕ^р ^ для р + . в зььисиуести от 3 . ! (. па функции Еозоуждення /Б.Л

Ч Ч Ч V V V ,

г

I » ♦ ♦

£,,068)

Ег.ШзВ)

Ч. еь( значения б(р,п.) для ; кривея - расчет, точки - • ркнгнт;. б)- значения разности б^Хр.п); -4«у(р,п/:. к - абсоявтн ная; -— усреднение на интервале Юи кэВ;„ I - положение ПР.. П ; И - наши данное.

- -

Функши иозоу»двния, резко отлична« от положения и окидаемы; личик Сечения возоулдения ПАР Ссм.рис..4Л £ процессе анализ, яоненв, что параметры дополнительных резоньнсог саответству мелуточным реаонвнсакЧПР> iu^vo /ь1/ . иаоьсд&екые до О» - Ъ —резоиавсы по слое*,« пслолеккм иох-лесуются с * /ïxJlJ. .саше етого пределе данные по ПР получены впервые, г.а: значения средней плстност*-. резакаксов близки к значениям -модели )Б.1/ лля 5>-о внешних нуклонов.

• - ä это» л>е гляае с помощью расчетов по статистической т преьомития анализ данных пе изеке^киш отношениям для реакии на yitMo, и."бМо..для к "'•'Mo расчётные да-.н^е хоро

глаеуются с экспериментальными (.см.напр.рис. 2j,

Разонаясн ЛА? е полком сечении образования изомерного ния C6«(p,n)J сказались несколько сдвинутыми относите

резонаксов в полном сечении ооразоьгк/.я основного состо Отношение сечении возбу«дьния ilA? в 6« и б, дично от фонового значения- Различна икт...ка 11ЛР г й,11^- s ¿акторы привели к появлени* резонаисоЕ в изомерном относеки Срко. 2). данный эффект объясняется нестйткстпческой ко».гон распада '¿А? по нейтронному каналу, оценена её вёллчкна.

В заключении главы проводится анализ осооеяносте!; лове, ФуикциЬ возоулдепйя реакии Cp.nJ на ядрах САБ. Здесь рассм Бается связь характерных особенностей, экспериментальных зке чвекчх зависимостей (р,п) с поведением хоэ^кииеитов про.;.; стек в протонном и нейтронном каналах; на кзотспах, .кэученн данной, раооте, а такде для отдельных ç.b. из литературы рас ны некоторые особенности изотопической зависимости; е повьд ç.e. на изотопах с *. |GLp,rô|<5 Кэ£ выделены алементы На основании сделанных ьывсаое предлагается ¿енокенологичес методика прогнозирования поведения é(p,n) для изотопов .. .cid (p/j).|<5 Мзи.

В заключение перечислены основные результаты работы.

' JL. По материалам диссертации опубликованы сдедувме paöcr L Антропов А.Е., Гусев Л.Л., луравлёв ¿.Ю. и др.//Тез.докл XLLcoBea. по яд. спектр, и стр. ядра, л.: Наука, I99L. С. ; 2. Антропов A.B.,'Гусев й.П., ¿уревлёг ü.u. и др.//Тез. док, XLI совец. по яд. спектр, а стр. ат. ядра. Л.:. Наука," IS:

- уз- .

По материалам диссертации опубликованы следующие рабоч

.Б.Антропов, В.П.Гусев, Ю.Ю.~£уравлев, П.П.Зарубин, А'.А. , А.В.Смирнов. Полные сечения реакции (р,п) на изотопа: i Ер 5+6 НгВ //Тез.докл. XLI совет, по яд.спектр, и ст] .: Наука, 1991. С.24Э. " '

.Е.Антропов, В.П.Гусев, Ю.ВДуравлев, П.П.Зарубин, A.A. , А.В.Смирнов. Полные сечения реакции (р,п) на изотопа: зи Ер 5+6 НзВ //Тез.докл. XLI совей, по яд.спектр. и с: 1 Д.: Наука, 1991. С.244. •

.Е.Антропов, В.П.Гусев, Й.В.луравлеЕ, П.П.Зарубин, А.А, , А.В.Смирнов. Полные сечения реакции (р,п) на ядрах и: л к едя и цинка при Ер=5+б КзВ //Изе. РАН. Сер. физ.1992, .198.

.М.Виноградов, Й.Ю.Ь'уравлев,- П.П.Зарубин, А.А.Колоашар! геев, к.В.Ситникоьа. функции возбуждения реакции (р, ) х цинка е интервале значений Ер 4,9+5,9 МзВ //Тез. док. еес. по яд.спектр. и стр.ат. ядра. СПб.: Наука,1992.С.: .Е.Антропов, В.П.Гусев, С.Ю.журавлеЕ, П.П.Зарубин, A.A. . Полные сечения реакции (р,п) на изотопах молибнена П] йгВ.//Тез.докл. Х1Д совея, по яд.спектр. и стр. ат. я. iyxü, ISS2. С.214.

.Н.Виноградов, и.Ю.ауравлев, П.П.Зврубин,- А.А.Коложвар; геев, ¿.Б.Ситникова. функции возбуждения реакции (р,п) х цинка в интервале значении £р= 4,9+5,9 НэВ.//Изв. РА] . 1993. Т.57. С.154. •

.С.йуравлев, П.П.Зарубин, А.А.Кодожвари. Функции возбуз кции (p/i) на изотопах молибдена в интервале значений говых до 7 НэЗ.//Тез.докл. ХЬШ совещ. по яд.спектр. : . ядра. СПб.: Наука, 1593, С.211.

.Ю.Нураваев, П.П.Зарубин, А.А.Кололвари. Функции возбу ¡сски (р/О на ядрах изотопов Ко в интервале значений Е; ых до 7,2 МзВ.//йзв. РАН. Сер.физ. I594.T.56. C.IC6. .С.луравлев,-П.П.Зарубин,- В.В.Зейц, А.А^Коложвари, И.В в. функции возйуьдения реакции (рл) на. изотопах цинка ле значений Бр 5,7+6, £ МэЗ.//Тез. докл. XLI7 совет.'по и стр.ат ядра. СПб.: Наука, J994. С.Х79.:; .,-С.С.лураЕлеЕ, П;П.Зарубин, А.А.КолскЕари. Функция возб.

;' -м-

энвя-реакции (р/О'-ю изотопе в интервале знача

зрогового до 7,2 МэЗ./УТез.докл. Л.17 совет, по пл. cm ср. ат. ядра. CIM.; Наука, 193^. СЛШ.

II. В.В.луравдев, П.П.Эарубин, И.В.Зейц,' &Д.Колоасва] зДкунов. Функция возбуждения реакции Cp^i) на ядрах изс >и Bp - 5,7*5,8 МэВ.//Иэв. РАЕ. Сер, физ. 1995. Т.59. 4

; Б. Литература:

I.Izumo Ко. Partial EtfuiCiSriu/n model for nucíeor reactions f1

,ys. V.65. p.m. ......

2. Скакун E.&., Батий В.Г. и др. функции возбуждения в отношения при взаимодействии протонов с энергией до рами изотопов Zr и Мо.// Я5. 1987. Т.46. С.28.

3. Зарубин-П.П. Особенности рассеяния протонов околоб вргий на ядрах среднего атомного веса./Дис. ... д-ра : ук. Л.:-ЛГУ. I9S¡». - ,

Гужовский Б.Й., Боркин И.К. и др. 'Осваивание по кзс эбар-аналоговых рэзонансов, наблюдаемых для ядер з., АН СССР. Сер. физ. 1969. Т.ЗЗ. С. 129.