Квазиупругое рассеяние протонов с энергией 1,0 ГэВ на ядрах изотопов бора и магния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

РГ6 Ой

р X Г, г-"-)

'' ' '• РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им.В.П.КОНСТАНТИНОВА

На правах рукописи

ЦАР2Г0Р0ДЦЕВ Андрей Юрьевич

УДК 539.172.12

КВАЗИУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ПРОТОНОВ С ЭНЕРГИЕЙ 1.0 ГэВ НА ЯДРАХ ИЗОТОПОВ БОРА И МАГНИЯ

(01.04.16 - физика аира а элементарных частиц)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физикр-математических наук

Санкт-Петербург 1093

Работа выполнена в Петербургском институте ядерной физики им.Б.П.Константинова РАН.

Научные руководители:

член-корреспондент РАН

А.А.Воробьев,

кандидат физико-математических наук

Ю.В.Доценко.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

В.Г.Неудачин,

доктор физико-математических наук, профессор

И.И. Лощаков.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт физики

Санкт-Петербургского государственного университета.

часов на заседании специализированного совета Д 002.71.01 по присуждению ученых степеней в Петербургском институте ядерной физики РАН по адресу: 188350, г. Гатчина Ленинградской ■ области, ПШФ РАН. • .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПИЯФ.РАН.

Автореферат разослан 1993 г.

Защита диссертации состоится с1993 г. в

Учений секретарь специализированного совета, профессор

А.Н.Москалев

Работа посЕЯщена экспериментальному исследованию реакций квазиупругого рассеяния протонов с энергией 1.0 ГэВ на ядрах 1р-оболочки ( 10'11в ) и 2з-1 й-оболочют ( 24,25,£бМа ).

Актуальность исследования определяется отсутствием последовательной теории для описания структуры конечных ядер, базирующейся на представлении о системе нуклонов, связанных между собой нуклон-нуклонными силами. Эффективное взаимодействие протонов и нейтронов внутри ядра кардинально' отличается от взаимодействия свободных частиц. Получаемая в экспериментах по квазиупругому рассеянию протонов информация об одночастичных свойствах ядер очень важна для нахождения вида сил, действующих между нуклонами. Правильный выбор нуклон-нуклонного потенциала в ядре существенно облегчит описание с единых позиций широкого набора ядерных характеристик.

Цель работы состояла в получении с возможно более высоким разрешением спектров энергий отделения кок протонов, так и нейтронов для ядер изотопов бора и магния. Данные оо этих параметрах носили фрагментарный характер или вовсе отсутствовал»!. Особенно это касалось нейтронных и глубоко .'.ежащих протонных дырочных состояний.

Спектры энергий отделения тесным образом связаны с системами одночастичных уровней в потенциале среднего поля ядра. Изотопы бора и магния представляют в данном случае особенный интерес, так как они обладают несферической равновесной формой. Это приводит к усложненной картине спектров одночастичных состояний. Требование описания деталей тонкой структуры экспериментальных расггределенг.Я накладывает жесткие ограничения на срорму потенциала среднего поля ядра, что существенно суживает -произвол, наблюдающийся в настоящее вромя в выборе вида парного нуклон-нуклашого взаимодействия . Уточнение формы потенциала позволил оценить параметра распределения плотности нуклонов, описывающие деформационные свойства изученных ядер.

Научная новизна работы. Для 5 ядер изотопов бора и магния (10,1^В. получены ешктры энергий отделения протонов

к нейтронов. Показано, что измеренные спектра обладэюг тонкой структурой,- которая может быть интерпретирована в терминах одно -

частичных состояний в аксиально-деформированном среднем поле ядра. Расчет, проведенные методом Хартри-Фока с нуклон-нуклонным взаимодействием Скирма, выяеили наборы параметров межнуклонных сил, наиболее адекватно описывающие полученные энергии одночас-тичных состояний. Показано, что поправки, связанные с энергией перестройки ядра в процессе реакции, относительно невелики. Проявление эффекта ядерной деформации в системах одночастичных энергий позволило численно оценить величину и знак несферичности изученных ядер. Определены протонные и нейтронные квадрупольные моменты, построены профили квадрупольной компоненты плотности распределения нуклонов.

Практическая ценность работы. Полученные спектры энергий одночастичных состояний ну]слонов в среднем поле ядра необходимы для построения микроскопических моделей, описывающих всю совокупность ядерных характеристик в широком диапазоне масс. Предложенный метод анализа тонкой структуры экспериментальных спектров энергий отделения нуклонов может быть применен для определения деформационных характеристик легких ядер и нахождения реалистических волновых функций на этой основе.

Апробация работы. Материалы, изложенные в диссертации, докладывались на Международном, симпозиуме по современным достижениям в ядерной физике ( Новосибирск, 1987 )-, на Международной конференции по избранным вопросам структуры ядра ( Дубна, 1989 ), на семинаре KFKI ( Будапешт, 1986), на сессии Отделения ядерной физики АН СССР (1989), на семинарах Отдела физики высоких энергий ПИЯФ РАН, а также опубликованы в 5 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа содержит 113 страниц машинописного текста, включая 28 рисунков, 23 таблицы и 68 ссылок на печатные работы.

Во введении дается краткий обзор экспериментов по квазиупругому выбиванию нуклонов, в том числе опытов по одновременному изучен;™ реакций (р,2р) и (р,пр). Описываются основы интерпретации экспериментальных данных, ставится задача об изучении этим методом лелзк ядер, обладающих несферической формой в основном состоянии, обосновывается выбор изотопов бора 10'11в и магния

24,25,.?6К£ ддя этой цели_ Представлено краткое 'содоржашю диссертации, а также перечислены основные результата, выносимые на за щиту.

В первой главе описывается экспериментальная методика. Приводится кинематическая диаграмма изучаемых реакций, вводятся величины, измеряемые на опыте.

Основным результатом, получаемым в описываемых экспериментах, являются спектры энергий отделения нуклонов Ем, которая определяется как „

% = Т0 - Т. - 1'--3— , (1)

где Т0 - энергия налетающего протона; Т1 и Т2 - энергии вторичных нуклонов; Рк - импульс ядра отдачи; Мд - масса ядра-мишени; гг,: -масса выбитого нуклона. Отмечаются факторы , влияющие на разрешение по энергии отделения,и определяются требования к установке для одновременного изучения реакций (р,2р) и (р,пр).

Схема экспериментальной установки приведена на рис.1. Она представляет собой прецизионный корреляционный спектрометр, с помощью которого реакции (р,2р) и (р.пр) изучаются одновременно в

+ спектрометр

~ 4 ■ 1! ПО ВРЕМЕНИ ПРОЛЕТА

Рис.1. Схема экспериментальной устанськи.

- 6 •одинаковых, кинематических условий" в квазикомпланарной несимметричной геометрии. Установка состоим из следующих. частей: система формирования и проводи! пучка; магнитный спектрометр для регистрации быстрых протонов, вылетающих под небольшим углом; спектрометр по времени пролета, предназначенный для регистрации медленных нуклонов; электронная система управления работой установки и сбора информации.

Пучок протонов, выведенный из синхроциклотрона, формируется с помощью магнитных кьадрупольных линз Л.,-Л7 и коллиматора К1 и проводится из 'зала ускорителя в экспериментальный зал до мишени, расположенной в специальной камере с откачанным воздухом. Проводка отработанного пучка к ловушке осуществляется с помощью аналогичных линз Л8-Л11. На протяжении большей части тракта проводки пучок транспортируется в вакууме, что необходимо для снижения фона 7-квактов в экспериментальном зале, а также уменьшения энергетического разброса и поперечного размера пучка. Отклоняющий магнит с однородным полем ОМ предназначен для точного позиционирования пучка на мишени.

Для контроля положения пучка на мишени служила система мони-торирозания в виде телескопа из 3-х сцинтилляционных счетчиков М1, М2, М3> работающих на совпадение друг с другом.

Работы проводились с так называемым растянутым пучком с длительностью импульса 10-15 мс и частотой повторения 50 Гц. В месте расположения мишеней пучок икел интенсивность 1*2-1010 1/см2*с, энергию Тф=994-1004 МэВ при мгновенном разбросе от °<300 кэВ и поперечном сечении 4»8 мм.'

В эксперименте использовались химически чистые мишени со следующим изотопическим обогащением: 10В - 93.5% , 11В - 99.3%, 24М£ - 99.7%, 25Мз - 96.4-2, 26Х£ - 96.9%. Дополнительно устанавливались мишени из обычного полиэтилена СН2 и полиэтилена,обога-■ленного дейтерием СБ2. Процессы упругого (р,р)-рассеяния и квазиупругого рассеяния на дейтерии были контрольными и использовались для настройки и калибровки установки.

Мапптшй спектрометр предназначен для прецизионного измерения энергии Т1 и углов вылета ф1 и в1 быстрых (800-950 МэВ) протоков, образующихся в реакциях (р,р), (р,2р) и (р,пр). Конструктивно спектрометр состоит из входного вакуумного управляемого коллиматора к,,,- дублета квадруполышх линз Л12 Д13, секторного

магнита с однородным полем и регистрирующей системы. 3 описываемых экспериментах спектрометр детектировал 1гротоны , вылетающие из мишени под углом е1=13,4°, в диапазоне энергий Т., =855-935 МэВ с разрешением rwKM=1.6 МэВ и с угловым захватом Пj =4.5■10-4 стер.

Регистрирующая система состояла из двух блоков многопроьо-лочных пропорциональных камер БПК-1, 5ПК-2 к телескопа сиинтил-ляционных счетчиков S.,-Sg. Система обеспечивала измерение параметров траекторий частиц в .фокальной плоскости спектрометра; подавление фона случайных ссбнтий на основе многократных совпадешь сигналов счетчиков ( S1 *S2*S3*S4 ); задание нуля отсчета времени для время-пролетного спектрометра.

В задачу спектрометра по времени пролета входило определи -де энергии Т2 и углов вылета в2, ф2 медленного нуклона (50-200 МэВ), идентификация нуклона ( протон или нейтрон ), образовавшегося в реакциях, соответственно, (р,2р) и (р,пр), а такта отбор полезны?, событий по критериям dE/dx - Ей Е - т ( t - время пролета ).

. Спектрометр представлял собой шестиканальный годоскоп сцин-< тилляционных счетчиков ^-Ng ( рис.1 ). расположенных на

расстоянии »10 м от мишэни с шагом 3° по углу 62 6 диапазоне 61°-73°. Счетчики Ai? имеющие пластиковый сцинтиллятор диаметром 150 мм и толщиной 4 мм, практически, нечувствительны к нейтронам ( эффективность регистрации еп«0,5% ), но обладали эффективностью регистрации протонов, близкой к 100%. В свою очередь,счетчики N... имеющие сцинтилляторы размером 0150*200 мм3, обладали эффективностью регистрации нейтронов в данном диапазоне энергии «25%. Таким образом, комбинация счетчиков A^-N. позволяет на основе техники совпадений и антисовпаден:1й надежно разделять протонные и нейтронные события. Наряду с этим счетчики Ai используются как dE/dx-детекторы.

Энергия определялась,исходя из раг:шцы времен проле.а протоном базы магнитного спектрометра и нуклоноь. базы время-пролетного спектрометра. При этом делались поправки на ионизационный потери протонов в веществе мишрни, а также учитывалась неопределенность места регистрации нейтрона в протяганных кристаллах счетчиков Nj. В итоге, в интервале энергий То-50-200 МэВ разрешение спектрометра по времени пролета примеоно отпитого для протонов и нейтронов и лезшт в пределах оТ2=0,6 2,0 МэВ.

В функции спектрометра по времени пролета входила таккз

рожекция фона случайных совпадений и конкурирующих коррелированных событий на основе анализа двумерных корреляционных распределений. Для этого в эксперименте для каждого события измерялись амплитуды сигналов со счетчиков^ и ( ид и им), которые пропорциональны. соответственно, потерям энергии (&Е2Л1х) >ДхА в тонком счетчике А. и полной энергии Е.,, поглощенной в счетчике N..

иА - т и 11м - гс, на которых и-мезон:;, составляющие основную долю коррелированного фона, надето отделяются от протонов.

В результате 'измерения энергий и углов вылета нуклонов в двух плечах экспериментальной установки определялась энергия отделения нуклона с разрешением етШ-3.5 МэВ.

Электронно-измерительная система была предназначена для синхронизации работы всех детектирующих устройств двуплечевого спектрометра; измерения совокупности экспериментальных параметров, составляющих событие; быстрого предварительного отбора событий; сбора информации и формирования ее в буфер, который затем передавался в управляющую ЭВМ. В описываемых экспериментах использовалась принципиально новая система сбора и предварительного накопления данных, которая обеспечивала быстрый отбор событий в некоторой области на двумерном распределении. Ее применение позволило уменьшить время реакции на физическое событие, повысить эффективность обработки данных в реальном масштабе времени.

Во второй главе приводятся результаты измерений, описывается процедура обработки экспериментальных распределений, дается предварительная интерпретация полученных данных.

Спектры аппроксимировались методом наименьших квадратов суперпозицией функций Гаусса и фоном постоянного уровня:

где к - номер пика в спектре; п - число пиков; ак - площадь, Е,К -положение, о,( - среднеквадратичное отклонение в к-ом пике. Величины а,., Е, и о, =0.42-Г,, находились в процессе фитирования.

Л л К. • * _

При обработке спектров ядер изотопов бора анализ распределения х2 показал наличие тонкой структуры второго пика. Введением дополнительных пиков в этой области удалось существенно улучшить качество фитирования.

Затем в процессе обработки данных строились матрицы распределений

(2)

Результаты обработки спектров показаны на рис.2,3 тонкими линиями, а также приведены в табл.1.

ЭНЕРГИЯ ОТДЕЛЕНИЯ, МэВ Рлп.2. Спьктры энергий отделения протонов и нейтронов з ядрах

Для теоретической интерпретации полученных спектров моааю привлечь модели двух типов. Во-первых, модели, описывающие- спектр возбужденных состояний ядра отдачи. Здесь наиболее адекватной является оболочечная модель с промежуточной-связью, так как сна последовательно описывает генеалогию переходов -ила А >- (А-1 )+М. Однако, ограниченз'я, присущие этой модели, "9 позволяют распространить ее далее, чем на поверхностные оболочки легких ядер. Для успешного ее применения необходима также хорошая идентификация конечного состояния дочернего ядра. В описываемых жо опытах наблюдаемые пики являются, по-видимому, совокупностью нескольк х неразрешенных состояний. В этой связи болэч под,;одяхим представляется подход, основанный на интерпретации экенбркмекгалышх пиков как проявлении одночастичных состояний нуклонов в сродним

поле ядра. Действительно, при достаточно большой энергии налетающего протона и большем переданном импульсе процесс рассеяния идет па ядерном нуклоне практически как на свободном, а ядро-остаток играет роль спектатора. При этом энергия отделения нуклона равна его энерпш связи в ядре-мишени.

15 25 35 45 55 65 5 15 25 35 45 55 65 ЭНЕРГИЯ ОТДЕЛЕНИЯ. МэВ

Рис.3. Спектры энергий отделения протонов и нейтронов в ядрах 24Mg, 25î/g, 26Mg.

Простая оЗодочечная модель не может объяснить тонкую структуру. наблюдаемую в экспериментальных спектрах. Ответ может быть :;плд°н, если допустить, что среднее поле изучаемых ядер обладает

Таблица 1

Энергии отделения протонов и нейтронов ядер 10,11в;

Ядро Оболочка Ер.МэЕ Гр,МэВ Е ,МэВ Гп,МзВ

10ц 1Р3/2 7.8(1 ) 17.1 (1 ) 4.2(4) 3.7(5) . 9.9(2) 19.4(3) 4.6(5) 3.8(5)

131/2 31 .5(2) 11 .2(6) 33.4(3) 11 .0(7)

11в 1Р3/2 11.7(1) 18.3(2) 3.8(1 ) 4.3(5) 11.8(2) 18.4(2) 3.8(3) 4.2(8)

131/2 33.6(3) 11 .7(3) 34.0(3) 11 .8(7)

1<%/2 11 .8(2) 16.0(1 ) 3.7(2) 3.7(2) 16.5(2) 20.9(2) 3.7(1 ) 3.7(1 )

1Р1/2 20.4(2) 3.7(2) 25.4(1 ) 3.8(3)

1р3/2 26.2(2) 35.3(7) 6.3(4) 6.7(5) 31.2(3) 41 .1 (3) 6.7(6) 8.2(9)

131/2 47.5(5) 12.-9(12 ) 53.2(8) 11.1 (5)

25 % 1Й5/2 12.4(2) 16.4(3) 3.7(1 ) 3.7(1) 8.0(1) 15.6(2) 20.1 (2) 4.2(9) 3.8(3) 3.8(2)

^1/2 21 .6(3) 4.0(3) -26.0(2) 4.2(4)

1р3/2 27.0(3) 36.8(3) 6.1 (6) 7.9(10 ) 31 .3(3) 41.2(2) 6.0(6) 7.9(13)

131/2 49.4(4) 12.4(15 ) 54.!(3) 12.1 (10)

2б% 1й5/2 14.1 (1 ) 18.3(1) 2.7(1) 3.7(1 ) 11.1(1) 17.1 (2) 21 .5(2) 3.7(1 ) 3.7(3) 3.8(3)

1Р1/2 23.7(1 ) 3.9(3) 26.9(2) 4.1(4)

28.7(2) 36.8(3) 5.6(5) 7.6(11 > 32.4(3) 41 .3(2) 6.0(7) 7.7(6)

1з1/2 50.7(4) 12.7(6) 54.1 (2) П2.К6)

_ Т9 _ • X*»

аксиально симметричной деформацией- Тогда оболочки, имеющие полный момент нуклона 323/2, расщепляются из (2J+1) состояния, в каждом из которых может находиться 2 нуклона одного сорта. В случае ядер 10>11в расщеплзние испытывает 1р3/2-оболочка на два состояния с прс имей 3 ( П ) к четностью % - Ф=\/2Г и 3/2", а в случае ядер 24,25,2bKg наряду с расцеплением 1 р3/2-оболочки распадается на 3 состояния 1 сЦ/2-оболочка ( Пг=1/2+,3/2+,5/2+ ). Это обстоятельство и находит СЕое 'отражение в измеренных распределениях.

В третьей главе обсуждается возможность интерпретации экспериментальных спектров в рамках оболочечной модели с промежуточной

сеязыо. Гамильтониан модели записывается в виде

А

Н(г)-Н0(г) + J Vi3 + а 1 Í.Í. (3)

i<3 i=1

и содержит члены, отвечающие одночастичному движению Н0(г), остаточному парному взаимодействию нуклонов V^., а также спин-орби-талькому взаимодействию. Волновая функция ядра ищется в виде генеалогического разложения по различным конфигурациям ядра (А-1) и нуклона в 1р-состоянии. Коэффициенты этого разложения,называемые генеалогическими, простым образом связаны со спектроскопическими факторами, которые могут быть измерены в экспериментах по квазиупругому рассеянию нуклонов.

Сравнение с расчетными спектроскопическими факторами представлено на рис.4. Здесь же показаны данные, полученные из ре акцепт подхвата (p.d). Теоретические спектры и спектры из реакции подхвата пересчитаны с учетом реального энергетического-разрешения в описываемых опытах.Из рисунка видно, что достигается качест-ьокнсе согласие б описании структуры спектров в области 1Рз/2~ оболочки.

В четвертой главе представлены расчеты, выполненные в рамках самосогласованной модели Хартри-Фока с эффективным нуклзн-нуклон-ным взаимодействуем Склрма. В основе метода лежит использование нуклоч-нуклонных сил простого контактного Бида:

Т12= ^|'1+х0Р0]в(?1-?2) + ^[есГ^-^к2 + к'2е(?1-?2)] + + г2Й'5(?г?2)Й + иу0[ ].[ Й-« б(Р1-Р2)К ] + у12Э.

Здесь Р0 - спиноЕо-обменный оператор, Й и 5' - операторы относительного импульса пары нуклонов. Трехчастичные силы у123 учитывались эффективно в виде двухчастичного взаимодействия, завися-дего от плотности:

Р +?

712 = 5 1+Р0 Р(—(5)

'"О" Ъ' хО' ^о в Формулах (4,5) - числовые параметры

геории. В описываемых расчетах использовались традиционные наборы этих параметров -Бб , которые охватывают широкий диапазон по

N.

0.3

I

0.2 0.1

10в(р.2р)9ве Ы' * отнед {]> 0.3 /У /И - 0А1А*НОУ ЕТ АС гТ\ лУ 1 — СОнЕН ЕТ иЫШн /1 »'А 02 ■ \/1; • о.1 / . \ У . . . \ . . ••• 10В(р.пр)% Д — ВА1А$НОУ ЕТ А1 ,' 1 — СОСИ ЕТ жийАТН 1 — вАСНЕШЕЙ ' т-л ■ ч I ч

Л. 11В(р2р)10Ве 0.45 #* / — 8*1*5*0» СТ Д1 ' . 0.3 л "в(рпр)% | — Я*1А5нОV ЕТ А1. |/ у^, ф --СОнЕм £Г иивАТи I — вАСнииб« I 1 ♦ 1 «♦♦ ♦♦ Г V у!^4 **

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 -5 О 5 Ю В 20 25 30 35

Е*. МэВ

Рис.4. Энергии возбуждения дочернего ядра в реакциях (р,2р) и ;р,пр) на ядрах 10'11з и их описание в рзуках сболочечной моде;: с промежуточной связью.

степени нелокальности генерируемого потенциала.

В результате вариационной процедуры получалась система урэв кекй для одночастлчных волновы:: функций типа уравнения Шрединге ра с сЗфектквной массой, зависящей от плотности. Решение систем искалось в виде разложения одночастичных волновых функций по бг зису волновых функций аксиально-симметричного гармон:ческог осциллятора. Минимизация функционала полней энергии производи лась методом последовательных приближений. В результате волнове функция ядра строилась как детерминант Слэтера из найденных одне частичных волновых функций и использовалась для расчета различна ядерных характеристик.

Для выяснения возможностей1 параметризации нуклон-нуклешюг взаимодействия в виде (4,5) были проделаны расчеты для широког круга ядер 1р- и 2я-1¿-оболочек, в том числе и для изотопов бо£ и магния. Были рассчитаны полные энергии, средне-квадратичнь радиусы, квадрупольные моменты, а также одночастичше энергу нуклонов.

Результаты расчетов одночастичных энергий приведены г Рис.5,6. Показано, что наиболее адекватными парными силами Д} ядер 1-р-обоЛочки оказались Б2 в то время, как для яде 2э-1й-оболочек - Б4, т.е. силы с большой нелокальностью, Отме тим, что для всех ядер изотопов бора и магния минимум полне энергии достигался при несферической форме ядра.

Для оценки характера деформации изучаемых ядер были построг ни зависимости полюй энергии от параметра деформации, в качест! которого был выбран квадрупольный момент ядерьой материи. Расчет были проделаны методом Хартри-Фока с ограничением. Результат иокаьг.ны на рис.г\8. Иг рис.7 видно, что ядра 10>11в находятся области по А, переходкой от пололмтельной моды деформации к отр! цателькой, которая достигается уже в ядро 12С. Аналогичная ситу( г,ия для ядер изотопов магния ( рис.8 ), где переход от вытянутс к сплюснутой форме происходит в ядре 2831..

В пятой главе стивмтся задача по найденному эксперименталы спектру одночастичшх состояний нуклонов в ядре построить средш ядерный потенциал. В предложенной феноменологической моде, гамильтониан записывается в Еиде:

Н^г) + Н^еГ(?) , (6)

- 15 -

ч ч <ш (г) ч сшгг)

наеГ<?>= е2н0— — У20(9) + т40(б) . (7)

\есъ Н0(г) - гамильтониан, получаемый при решении сферически-гометричной задачи Хартри-Фока. Радиальная зависимость деформа-юнной поправки к потенциалу Н^ аппроксимируется производ-

Рис.5. Одночастичные'энергии протоков и нейтронов в состояниях 1р1/2, 1 /2, 2з1/2. Кривые - расчет методом С.чпруа-Хартри-Фока.

• Ь;с.6. Одночасппше энергии протонов и нейтронов в состояниях ; ' Р3/2 • 1 *Фивиб ~ расчет методом Скирма-Хартри-Фока.

02, Фм2

Рис.7. Зависимость полной энергии ядра от квадрупольного момента

ядерной материи для ядер 103, 11Б, 12С. ной от центральной части хартри-фоковского гамильтониана и„(г), Р^ и р^ ~ параметры, соответственно, квадрупольной и гексадеку польной деформации, й0=1.4(А-1)1/эФц. Таким образом, гамильтониан феноменологической модели содержит самосогласованную сферическую часть Н^(г), обладающую свойствами нелокальности и учитывающую оболочечную структуру, спин-орбитальное к кулоновское взаимодействия в том виде, как они учитываются в теории Скирма-Хартри-Фо-ка. Он также содержит деформационную часть н5еГ(?)> явно описывающую несферичность ядра через параметры р^} и в приближении малой деформации в духе обобщенной модели ядра.

Параметры р^ и р^ находились с помощью минимизанионной процедуры из условия наилучшего соответствия расчетных и измеренных одкочастичных энергий. Результат фитирования иллюстрируется рис.9, из которого видно, что при определенном значении р.'? экспериментальные энергии одночастичных состояний с хорошей точность:-: ложатся на расчетные орбитали. Отметил, что однозначно определятся знак деформации из-за существенно различного поведения уровней при положительных и отрицательных значениях р^. Это особенно хорошо видно из сравнения картины орбиталей для изотопов бора и

ядра 12С, обладающих различными знаками деформации равновесной формы.

02.Фл2

Рис.8. Зависимость полной энергии,ядра от квадрупольного момента ядерной материи для ядер 2л,25,2бМ£.

«В. Э2 ПРСПГОНЫ Ем.МэВ О" -У2

-30 .

—---

-40

НЕЙТРОНЫ Еу.МэВ о*

-20 ч|/2~

-30

-40

Ц6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6

■"в. Б2 ПРОТОНЫ Ем.МэВ О*

-20 N(2"

-30 1

^/2 -40

НЕЙТРОНЫ Ем.МэВ о" -Уг

-20

-30

1

1-40

"Мд. Б4 ПРОТОНЫ 1

___._\Ч -40 ^Ч.

-60 '—'/2

НЕЙТРОНЫ Е„ М'эЗ' ' &« 0 ^---5/2

-ьи --.Щ

■0.6 -0,А -0.2 0 0,2 0.4 0.6 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6

-0.5 -03 -СИ 0 01 03 05 -05 -03 -01 0 01 03 05 -05 -03 - 01 0 01 03 05 ПАРАМЕТР ДЕФОРМАЦИИ. р2

Рис.9. Зависимость протонных и нейтронных одночастичных энергий от параметра деформации р2. Экспериментальные точки иллюстрируют оптимальное значение р^-

Таблица 2

КЕадрупольные и магнитные диполькые моменты ядер изотопов бора и магния

Параметр ЮВ ■ 11В 24МЙ г5щ 2%8

о2р,ем2 15.2(2.6) 12.9(2.2) 45.8(5.0) 48.9(4.8) 49.7(4.4)

ргод 0 02р 6.3(0.9) 2.6(0.8) - 17.5(1.7) -

ехр ? 6+11.1 3*5.3 67 ±3 • 20.1±0.3 -

а2п,Фм2 14.6(2.6) 11 .2(2.?) 50.7(4.9) 42.3(4.5) 35.9(4.5)

Оат-Ф«2 29.8(5.2) 24.1 (4.9) 96.5(9.9) 91.2(9.3) 85.6(8.9)

ехр ? 107±4.8 126.1+147 - 95.0±6.5

и яд.магн. 1.8 2.6 - -1.02 -

цехР яд.магн. 1.8 2.7 - -0.86 -

С найденными описанным способом еолновыми функциями были вычислены среднеквадратичные радиусы, квадрупольные (а2р, 02и, 02т) и магнитные дипольные моменты ( ц ). Последние величины представлены в табл.2. Здесь же показаны спроектированные значения ^гс"^ 10,1и 25''в Для возможности сравнения с данными дру- ■ гих экспериментов Отметш хорошее согласие с зарядовыми

квадруяолъными моментами, найденными с помощью других методов. Это позволяет считать, что квадрупольные моменты нейтронной ком-поленты ядерной плотности определяются изложенным методом на том же уроьне точности. Тглшл образом, реакций кЕазиупругого рассеяния -/¡уклонов сказываются единственным способом прямого измерения нейтронных квадрупольных моментов, так как других методов на сегодня но существует.

В заключении диссертации перечислены основные результаты,

выносимые на защиту.

1. Осуществлена модификация экспериментальной установки, отличительным качеством которой является возможность одновременного изучения реакций квазиупругого рассеяния (р,2р) и (р,пр) в идентичных кинематических условиях, что позволило значительно повысить скорость набора статистики и обработки данных и дало возможность систематического изучения ядер в широком диапазоне масс названным методом.

2. Измерены спектры энергий отделения протонов и нейтроноЕ в ядрах 10В, 11В, 24%, Впервые получены данные из реакции (р.пр) о нейтронных дырочных состояниях.

3. В рамках оболочечной модели с промежуточной связью показано, что достигается качественное описание спектров ядер 10>11в в области 1р-оболочки.

4. Показано, что расчеты методом Хартри-Фока с нуклон-нуклонным взаимодействием Скирма для аксиально-деформированных ядер качественно воспроизводят структуру спектров одночастичных состояний нуклонов в легких ядрах. Наилучшее количественное согласие достигается с нуклон-нуклонными силами, имеющими существенно нелокальный характер.

5. Проведен анализ характера эволюции формы ядра о ростом А с помощью расчетов методом Хартри-Фока с ограничением. Показано, что как ядра изотопов бора 10,11 в, так и ядра изотопов магния 24,25,26^ нах0дЯТСЯ в области переходной от положительной к отрицательной моде деформации.

•6. Предложена феноменологическая модель на базе гамильтониана Хартри-Фока, в которой достигнуто хорошее описание структуры спектров одночастичных состояний в изученных ядрах. Найдены параметры деформации ядерного потенциала. Показано, что ядра изотопов бора и магния обладают положительной деформацией равновесной формы.

7. Определены зарядовые квадрупольные моменты изученных ядер. Показано их хорошее соответствие данным других экспериментов. Впервые найдены квадрупольные моменты нейтронной компоненты ядерной плотности. Показано, что гексадекупольные момента распределения ядерной плотности равны нулю в пределах ошибок измерения.

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, спубликсва-

ш в следующих работах:

1. Белостоцкий С.Л., Воробьев А.А., Доценко Ю.В., Жалов М.Б., Куропаткин Н.П., Стародубский В.Е., Царегородцев А.Ю. Квазиупругое рассеяние нуклонов на ядрах изотопов бора 10В, 11В. Эффект квадрупольной деформации. - Ленинград, 1985. -44 с.(Препринт/Лен.ин-т ядерн.физики: $ 1100).

2. Belostotsky S.L., Dotsenko Yu.V., Kuropatkin N.P., Mlkluho O.V., Nlkulln V.N., Prokofiev O.E., Scheglov Yu.A., Starodubsky V.E., Tsaregorodtsev A.Yu., Vorobyov A.A., Zhalov M.B. Quasi-elastic proton scattering at 1.0 GeV'.

// Proc. ol the Intern.Symp. on Modem Developements in Nuclear Physics, edited by Sushkov O.i. - Singapore: World Scientific, 1988 , p.191-210.

3. Воробьев А.А., Домченков O.A., Доценко Ю.В., Куропаткин Н.П., .Лободенко А.А., Миклухо О.В., Никулин В.Н., Орицин Е.М., Скнарь В.А., Спириденков Э.М., Стародубский В.Е., Ткач И.И., Царегородцев А.Ю., Щеглов Ю.А. Изучение структуры ядер 2s-1 d-оболочки методом квазиупругого выбивания нуклонов. -Ленинград, 1988. - 58с.(Препринт/Лен.ин-т ядерн.физики:

И 1407).

4. Dotsenko Yu.V., Chakhalyan J.A., Domchenkov О.A., Kuropatkin N.P., Lobodenko A.A., Mlkluho O.V., Schegloy Yu.A., Starodubsky V.E., Tsaregorodtsev A.Yu., Volkov S.S., Vorobyov A.A. Deformed 2s-1d-shell nuclei studied with quasi-elastic proton scattering at 1.0 GeV.//Proc. of Intern.

Conf. on Selected Topics In Nuclear Structure, edited by Popov Yu.P. and Solovyov V.G. - Du.bna, 1989, p.28t.

5. Волков С.С.,' ВоробьеЕ А.А., ДомченкоЕ О.А., Доценко Ю.В., Куропаткин Н.П., Лободенко А.А., Миклухо О.В., Никулин В.Н., Стародубский В.Е., Царегородцев А.Ю., Чахалян Ж.А.

Щеглов Ю.А.,'Реакции квазиупругого выбивания (р,2р) и (р,пр) при анергии 1.0 ГэС и деформационные свойства ядер d-оболочки.//ЯФ, т.52, 1990, с.1339-13"4.

РТП ПИЯФ, зак.301, тир.ЮО, уч.-изд.л.1; 19ДУ-1993 г.

Бесплатно