Рациональный захват и неупругое рассеяние нейтронов вблизи порога возбуждения ... уровней тяжелых атомных ядер тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

РГ6 од

1 3 SîiOH 1395

ШВД011АЛЕНАЯ ждаш НАУК УКРАШИ

ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ЙССЛЕДОПДКИЙ Специзлизировшпий созот Д01.68.01

IIa правах рукописи

сГУ'З 's

y^HSb Литшаспхй Ладзиг Лзояндоеич

(У i/

РЛдаЦ^ЖНУЯ ЗАХВАТ H ЙЕЗПРЗТОЗ PáGCESSK IEÏÏTPCÏÏ03 ЕгЯЯЗЯ ПОРОГА ИЯВЯ?Д2ЕЗЯ 'ШЗАГЖХ ЭТЧЙШВЯ Х82Э23 ЛГОЛШХ ЯДЕР

Спзциалькосчь 01.04.16 - визжа ядра и элементарных частац

Авторефэраг дассерзащи на соискание ученой степени доктора фззхЕсо-нзтеиагпчоокш паук

Ккез - 1995

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена,в Институте ядерныж исследований

НДН Украины, г.Киав

доктор фшшко-ыагематическях'наук ЕЖ)В Станислав Николаевич

Доктор физико-ыатеыатичэскшс наук KOPS Иван Александрович

Доктор физшсо-ыатеиатичзских наук, профессор

ПОПОВ Альберт Борисович

(Визико-внергетический институт, г.Обнинск

1б

Защита состоится • 22 пеня 1995 г. в 14 на заседании Специализированного совета ДО1.68 .01 Института ядерных Исследований HAH Украины в зале заседаний ИЯИ НДН -Украины ¡го адресу 252028, г.Киев, пр.Науки, 47.

С диссертацие;: неясно ознакомиться в библиотеке ИЯИ HAH Украины.•

Автореферат разослан 22 мая 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета Д01.6В .01

В.Д.ЧЕСНОКОВА

Официальные оппоненты:

Ведущая ' организация:

л. <ъ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАи. 1Ь!

.Актуальность проблемы, Одними из наиболее информативна методой исследования структура тяяелик ядер ц механизма нуклон-ядер ного взаимодействия при низких энергиях являются на сегодняшний день нейтронно-физичеекие эксперименты. Токио исследования условно разделяются на три широких класса в соответствии с общепринятой классификацией энергетических диапазонов - медленный, промежуточные и бистры» нейтрони.

Для медленных нейтронов с анергией до нескольких сотен (тнеяч) электронвольт (область аппаратурою разрешении! резенан-соз) основной вклад во взаимодействие о тяжелыми ядрами дает механизм составного ядра. Однако, при всей простоте теоретической интерпретации, вкяперкменгальше работы о использованием медленных нейтронов несут крайне ограниченную информации о свойствах ядер и параметрах нуклон-ядерного взаимодействия. Прг: энергии нейтронов вцщо одного мегаэлектронвольта (быстрые нейтроны) кем-ппунд-оостояннп ума заметно перекрываются, что требует привлечения моделей более сложных, чем простое приближение изолировании* резонансов. Большое число открытых каналов реакции и широкий диапазон орбиталей, дающих вклад во взаимодействие, увеличивают число параметров любой модели. Дополнительная неоднозначность возникает из-за заметного вклада предравновеегшх я прямик реакций, увеличивающегося о ростом энергии нейтронов.

Наиболее достоверную информацию о свойствах ядер и механизме ядерных реакций при низких енергиях дают вксперименты на промежуточных нейтронах с енергиями от нескольких кэВ до нескольких сотен коВ. Импульсные источники нейтронов на Сазе ускорителей заряженных частиц или импульсные реакторов позволяют решить ограниченный круг иейтропно-физических задач. Поэтому, основным препятствием для проведения ряда экспериментальных работ в области промежуточных внергий длительное время являлось отсутствие интенсивных источников моновнергетических нейтронов.

Предложенный Симпсоном и Миллером традиционный метод ней-трокных интерференционных фильтров на основе природных влементов А1, 51, 3, 11' и Ро позволял формировать на стационарных атомных реакторах интенсивные пучки квазимоновнергетических нейтронов со

средними энергиями 1.9, 24.3, 53.5 и 144 кэВ. Такой набор дифференциальных точек был явно недостаточен для сколь-нибудь систематически! исследований. Этот недостаток был преодолен после создания фильтров на основе обогащенных стабильных изотопов. Среди ведущих ядерно-физических лабораторий мира наиболее полный набор таких фильтров имеется в настоящее' время на исследователь'оком реакторе ВВР-М ИЯИ HAH Украины. Единственным недостатком имевшегося набора был ограниченный диапазон энергий 1.9 - 275 коВ. В наотоя -; щей работе представлены результаты новых разработок, позволившие существенно расшрить енергетический диапазон, доотуйный для исследований о помощью методики фильтрованных пучков.

В области промежуточных внергий, аналогично медленным ней-: тронам, основной вклад во взаимодействие о тяжелими ядрами .дает механизм составного ядра. Однако, заметная доля пвртвльпых нейтронных волн о ненулевым орбитальным моментом обеспечивает более широкий диапазон сшшов возбуадаемых компаунд-рэзонансов по сравнению с медленными нейтронами. При втом резонансы тяжелых ядер остаются еще изолированными, что существенно упрощает теоретическую интерпретацию данных по сравнению с областью высоких энергий.

Благодаря возможности усреднения по энергетическому интервалу, существенно превосходящему область разрешенных резонансов, эксперименты с промежуточными нейтронами позволяют определить средние параметры резонансов о малыми флуктуационными погрешностями. Усреднение по большому числу резонансов Является ключевым преимуществом (п,?)-экспериментов в этой области внергий. Отсутствие ■влияния индивидуальной природы конкретного возбуждаемого резонанса обеспечивает надежную идентификацию квантовых характеристик возбужденных уровней дочерних ядер. Кроме того, такие эксперименты позволяют получить информацию о коллективных 'возбуждениях системы (гигантских резонансах). * . ■ ■

Открытые каналы неупругого рассеяния для промежуточных нейтронов существенно расширяют возможности исследования механизма нукуюн-ядерного "взаимодействия. Вместе'с тем, сравнительно небольшое число открытых каналов реакции (радиационным захват, упругое рассеяние и неупругое рассеяние с возбуждением нескольких нижайших уровней) 'исключает неопределенности, характерные для обг ласти быстрых нейтронов. Наиболее достоверный анализ ' нейтронных

4

микроконстант тяжелых ядер может быть выполнен нижа порога возбуждения гторого уровня. Такой анализ, проведенный в настоящей работе для ряда ядер, позволил получить ранее отсутствовавшие данные о параметрах: (1- и £-п,прциалышх нейтронных волн и исследовать ряд тонких аффектов, таких, как энергетическая зависимость нейтронных, силовых функций, влияние принципа Паули на распределение силы одночастичннх состояний, проявление одночаетичного максимума в массовой зависимости 1-нейтронной силовой функции и др.

Как отмечалось выше, основной вклад во взаимодействие медленных и промежуточных нейтронов с тяжелыми ядрами дает механизм составного ядра. Вместе с тем, екаперименталыюе обнаружение нестатистических эффектов в области изолированных резонансов представляет несомненный инт-ерео из-за возможности однозначной теоретической интерпретации данных. Это обстоятельство объясняет большое количество экспериментальных работ, посвященных поиску таких аффектов. Однако, согласно результатам етих работ, вклад нестатистических (прямых и предравиовесных) процессов в большинстве случаев оказывается меньше экспериментальных погрешностей анализируемых величин (сечений, угловых распределений продуктов реакции, интенсивностей ^-переходов и пр.). До настоящей работы достоверно обнаруженным неетатистическим аффектом в области промежуточных энергий являлся только эффект усиления отдельных первичных у-пероходов при захвате нейтронов околомагическими ядрами. В настоящей работе предсказан и экспериментально обнаружен ранее неизвестный оффькт неотатиетического усиления канала неупругого рассеяния нейтронов вблизи порога возбуждения первого уровня тяжелых ядер.

Кроме исследования ( груктуры ядер и механизма ядерных реакций, актуальность екопери(ейталышх измерений и теоретического анализа дшпшх в области промежуточных енергий определяется рядом прикладных задач нейтронной физики. Одной из .наиболее важных задач прикладного характера является оценка нейтронных микроконстант ядер делящихся и конструкционных материалов и продуктов деления, необходимая для расчетов реакторов. Подробно анализируемый в настоящей работе канал неупругого рассеяния нейтронов представляет особый интерес, т.к. приводит к аффективному "смягчению" исходного спектра деления.

Нейтронные данные в области промежуточных энергий необходимы также для проведения корректных расчетов в рамках современных астрофизически моделей звездного нуклеосинтеза. В условиях термодинамического ровновэеия при звездных температурах возбундешше состояния ядер оказываются заметно заселенными. Поэтому, принципиальное значение приобретают расчеты нейтронных сечений: возбужденных ядор, недоступных'для прямых экспериментальных измерений. Точность тают расчетов во многом определяет достоверность астро-физичеоких оценок возраста и условий протекания звездного нуклеосинтеза, основанных но анализе наблюдаемые распространенностой элементов. Методика расчета нейтронных сочетшй возбужденных ядер и ряд других проблем, связанных о иейтропиши исткгсяи астрофизики, подробно проанализированы в настоящей работе.

Цель работы. В связи с вышеизложенным, основной задачей диссертационной работы являлся комплексный анализ оксда-римапталышх данных для всех открытых каналов рэикцки при взаимодействии промежуточных нейтронов о -тяжелыми ядрами с целью получения информации о ядерной структуре и механизме ядерных реакций при низких енергиях, г такие с целью уточнения параметров звездного нуклеосинтеза.

Научная новика работы.

1. Все представленные в работе вкоперимэнталыюэ данные об усредненных нейтронных оочениях, угловых распределениях упругого и неупругого рассеяния нейтронов и усредненных по резонансом спектрах первичных ^-переходов из реакции (п.у) получены впервые.

2. Предложен новый метод исследования вшфг'етичоской зависимости нейтронных силовых функций из анализа сечения неупругого ряоовя-ния нейтронов на первом воэбузденном уровне четно-чотних ядер.

3. Предложен новый метод определения <1- и Г-нейтронных силовых функций из анализа сечений неупругого рассеяния нейтронов с возбуждением низколежящик изомерных состояний тяжелых ядер. О использованием этого метода-впервые определен« £-нейтронные силовые функции, укапывающие на'проявление од(!оч?"гичного максимума в их массовой зависимости. Для й нейтр^мык сплемге Фуятшй

.6

впервые обнаружен и объяс-яей -кфект сильного расцепления компонент спин-орбитального дублета в области ШнимуМа.

' . предсказан и обнаружен вкспериментально неизвестный ранее рф-фект неотатистического усиления канйла неупругого рассеянйя промежуточных нейтронов ядрами, основной и первый возбужденный уровни которых имеют ярко выраженную одночасТкчную (однокь.зи-чаотичнуго) природу.

5. Из анализа усредненных по резонановм спектров первичных /-переходов кз реакции (п,у) впервые определены параметру М1-гагайт-ского резонанса и Обнаружена сильная температурная зависимость его ширины.

6. Предложен новый метод оценки . средней температур^ в-процэооа звездного нуклеосинтеза па основании анализа ра спро о граненное тей ядер, имеющих низколежащий первый-возбужденный уровень.

7. Предложен новый подход к. оценке неопределенностей при \расчете возраста г-процесса нуклеосинтеза по йе-Оз-хронометру. с учетой этой оценки показана применимость метода, ранее считавшегося сомнительным, и определены верхний и нижний предела Возраста г-процеоса.

. Научная и практическая ценность работа.

1. Разработает новые нейтронные интерференционные фильтры, формирующие нейтронные пучки о энергиями 313 и 610 кеВ, существенно расширяющие енергетический диапазон, доступный для фундаментальных И прикладных нейтронно-физических исследований о .помощью методики фильтрованных пучков на исследовательских реакторах.

2. Разработан комплекс оригинальных алгоритмов и программ обработки первичной экспериментальной информации, получаемой в ней-тронно-физических експериментах различного вида с использованием медленных и. промежуточных нейтронов (эксперименты пп пропусканию и активации, измерение угловпх распределений рассеянных нейтронов, измерение спектров у-лучей захвата нейтронов и пр.).

3. Разработана методика ранее недостутшх Прямых измерений сочег ния маловероятных процессов неупругого рассеяния о возбуждением

7

изомерных уровней тяжелых ядер в области промежуточных анергий нейтронов.

4..Для ряда ядер продуктов деления, конструкционных материалов и ядер, сечения которых попользуются в качестве метрологических стандартов, получены новые окспериыентальные данные об усредненных полешх и парциальных' нейтронных сечениях в практически важной области промежуточных енергий.

Апробация работы и публикации по диссертации.

Основные результаты работ, изложенных в диссертации,докладывались на I Международной конференции по нейтронной физике (Киев, 1987), на Международной конференции по избранным вопросам структуры ядра (Дубна, 1989), на- I-III Международных семинарах по взаимодействию нейтронов с ядрами (Дубна', 1993-1995), на 8-м Международном симпозиуме по спектроскопии гамма-лучей захвата (Фрайбург, I993), а также на научных семинарах и научных конференциях Института ядер, шх исследований ПАИ Украины. Основные результаты отражены в 26 печатных работах, список'которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диооертащш.

Диссертация состоит из введения, семи ишь и заключения. .Полный объем диссертации составляет 387 страниц, в том числе 257 страниц машинописного текста, 132 рисунка, 43 таблицы и список литературы из 211 наименований на 26 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении' рассмотрена актуальность нейтрошю-физических оксперкментов в области проме.. уточных енергий нейтронов и изложены основные причины, определившие тематику настоящей работы, преимущественно связанную с измерениями и анализом данных о сечениях радиационного захвата и неупругого рассеяния нейтронов вблизи порога возбуждения нижайших уровней тяжелых атомных ядер. Приведен краткий обзор диссертации по главам.

В первой глава представлено развернутое описание основанного на'R-матричной теории метода параметризации нейтронных сечений в области низких и промежуточных энергий. Приведено обоснованно ис-

пользованного в настоящей работе одноуровневого приближения, справедливого ь области изолированных резонансов. Описаны достаточно отрогиэ для втой области выражения, имеющие вид известных формул Хаузера - Фепбаха - Молдауера, позволяющие параметризовать усредненные по резонанса« сечения упругого и нэупругого рассеяния нейтронов, сечения первичных у-перэходов из реакции (п,у) и полные сечения радиационного захвата нейтронов. Определены соответствующие флуктуацнонные факторы, позволяющие проводить расчет усредненных сечений с учетом возмохаюй корреляции амплитуд каналов упругого и неупругого рассеяния.

Выполнен подробный обзор существующих данных о'средних резонансных параметрах тяжелых ядер (нейтронные силовые функции, параметры потенциального рассеяния нейтронов, параметры плотности уровней и средние радиационные ширины). Приведен ретроспективный обзор модельных подходов к параметризации нейтронных силовых функций Э ,, а также обзор экспериментальных, методов и резуль'та-тов поиска аффектов спин-спинового и спин-орбитального расщепления Б ,. Представлен обзор экспериментальных дашгах п методов моП I

дельной параметризации радиационных силовые функций первичных 7-переходов в (п,ц)-реакциях. Для средних радиационных ширин нейтронных резонансов Г выполнен статистический анализ имеющихся данных и модельные расчеты о целью подтверждения спиновой независимости Г^ к.

Представлен обзор оригинальных работ, посвященных поиску нестатистических еффектов в экспериментах о медленными и _ промежуточными нейтронами. По результатам обзора сделан ¡вывод о том, что достоверно обнаруженным до настоящей работы нёстатиетаческим эффектом в области промежуточных энергий явлется■только эффект усиления отдельных первичных ^-переходов при захвате нейтронов око-, домагическими ядрами. В остальных случаях вклад нестатистических (прямых и предравнозесных) процессов, оказывается меньше экспериментальных погрешностей анализируемых величин (сечений, угловых распределений продуктов, интенсивностей 7-переходов и пр.).

Приведено описание современных астрофизических.представлений > в~ и г-процессах звездного нуклеосинтеза и выполнен обзор литературных дашшх о параметрах этих процессов (средняя температура ;реды, плотность нейтронной и алоктронной компонент и- др.) Рас-

оыотрэно влияние звездных условий на сечения радиационного захвата нейтронов и вклад изомерных состояний в в-процессе. Описаны выражения для модельной параметризации усредненных нейтронных сечений" возбужденных ядер о учетом открытого канала суперупругого рассеяния нейтронов (рассояние нейтронов о ускорением за счет де-возбуадешя ядра). Представлен обзор экспериментальных работ по коследованию суперупругого раооеяния. Приведено описание моделей, возводящих провеоти хронологию формирования Галактики и Солнечной системы на основании анализа распространенностей долгошвущих нестабильных изотопов. Выполнен подробный обзор работ, посвященных йе-Оэ-хронометру г-проадоса звездного нуклеосинтеза.

Представлешые в первой главе обзорная информация и методы модельной параметризации нейтронных сечений и других ядерных и астрофизических констант далее использованы в главах 4-7 для статистического анализа, тестирования полученных вкспериментальных результатов и их теоретической интерпретаций.

Вторая глава посвящена описанию использованных в настоящей работе вкспериментальных методик и их обоснованию. Приведены характеристики использованных в измерениях композиционных фильтров на основе стабильных изотопов 4°В, 6,7Ь1, Б20г, 54•66•57'еаРе, ва,бо,ба,44и1 и щщродных елементов Р, А1, 81, 8, Бо, II, V, Мп, Ой и Мг, созданных на исследовательском реакторе БВР-М ИЯИ ИАНУ до настоящей работы о участием ее автора. Этот набор фильтров позволял формировать интенсивные пучки квазимоноенергетичееких нейтронов (плотность потока ®п~10Б-107 нейтрон/о см2) с малым вкладом фоновых групп (¿Ь«30Ж) в интервале анергий Еп= 1.9 - 144 кеВ. В связи с необходимостью расширения перекрываемого- диапазона внергий, в настоящей работе были разработаны два новых фильтра на основге стабильных изотопов 711, ваСг, в4,ебРе и Й0М1, формирующие интенсивные пучки (®п~ 2 10® нейтрон/с сма, Аь < ЗОЙ) со средними внергиями Еп= 313 и 610 кеВ. '

. Описаны вкоперименты по измерению полных нейтронных сечений 0% для изотопов железа в интервале энергий Е^ - 3 -

6000 ©В. Измерёиия проводились на реакторе ВВР--М ИЯИ ИАНУ по методу времени пролета.о дополнительной фильтрацией пучка, обеспечивавшей эффективное подавление у-фона и фона многократно пере-раосвянных нейтронов.

Представлено описание методики измерения полных нейтрот''"х сечений ядер Rh, .4g, In, 1SG0d и 1О70а,в области ашгарптурно неразрешенных; резонанса» при onepnmt нейтралов Еп = 1.9 - 610 коВ.

Описаны 0кспер5п4внты по исолэдоваик» уоредйешшк по резонансен оеченпй я угловых распределений.упруга и неупруго рассеянных нейтронов ядрами Eh, Ag, 1й70з и Au При срёдалх'*ètièpranx нейтронов Е = 24.3, 45, 134 и 275 кэВ.

п

Приведено развернутое описание ¡гостккзналшого парного гамма-спектрометра и ваполгешшг с его помощью Окоперхшентов по измерению усредненных По вахвагнвм состояниям спектров пефктшх у-перогодов из (п,7)-реакции на ядрах Dr, Iri, 1BSGd и"itl70a. Нэпу— репные при средник, енвргиях нейтронов 3 - 1.9, 24.3 я 134 га В спектры у-лучей из реакции 1!S3n(n, 7)ll63n noitcsàm m ri:o. 1. .

N,10 1

0 2

1

0 2

1 О

Еп= 134 teэВ

Ел= 1.9 кэВ

5,5 6.0 6.5' 7.0 Иэ!3 П

Pile. 1. Спектра первичных у-порчмдез из реакции l,3In(ii,r)lieM ripri акерпн нейтронов E -1.9 (a), 24.3 (б) "и 134 кеВ (в).

Рио.2. Иаблюдаедае полные нейтронные сечения ,е70в при анергии нейтронов 1.9(1); 12 (2); 24.3 (3); 59 (4> 144 кэВ (5).

01_,—,—,—,—,—,—, . , ,.

О 5 п.10 яд/барк

В третьей главе ойиоан комплекс оригинальных алгоритмов и программ обработки первичной експериментальной информации. Описана использованная при определении характеристик нейтронных фильтров процедура восстановления нейтронных спектров из аппаратурных спектров протонов отдачи, измеряемых о помощью пропорционального .водородного счетчика.

Предотаачено подробное описание использованных в настоящей работе методов обработки первичной информации, получаемой в вкс-шриыентах по пропусканию при измерениях усредненных по резонанса« полных нейтронных сечений <в > и еффектов резонансного само-екранирования в <0^>. Полученные в результате такой обработки наблюдаемые полные нейтронные сечения 1870з приведены на Рис.2.

Описан алгоритм аньлиза первичных экспериментальных данных из вкспериыентов по рассеянию фильтрованных нейтронов. Такой анализ включал в себя параметризацию аппаратурных спектров пропорционального водородного счетчика о целью разделения вкладов от нейтронов, упруго и неупруго рассеянных исследуемым образцом,учет отличия в вффектйвности их регистрации, а также учет поправок на конечное угловое разрешение експериментальной установки, на мно^ гокраное перерассёяние нейтронов в образце и на еффекты резонансного самоэкранирования. Полученные-в результате такого анализа дифференциальные сечения упругого и неупругого рассеяния нейтронов с Е = 134 кеВ на *0ЭЫг приведены на Рио.З.

П

Представлено развернутое описание универсального алгоритма

1й

верк ст«р

Рио.З. Дифференциальные свчония упругого (а) и йвупругого (0) рассеяния нейтронов с онвргией 134 кзВ на '°3Rh. Точки - экспериментальные Данные, линии -результат их бппроксимащщ полиномами Леяандра.

0.8

0.4

ив»р> стер

4.0

0.0

О 45 90 133 « град

расчета поправок на многократные процессы перерассеяния нейтронов в образцах, учет которых необходим при анализе дантгх любы* ней-тронно-физическнг экспериментов в области промежуточных энергий. Алгоритм основан* на статистическом моделировеши «аогократныг процессов методом Монте-Карло с учетом всех открытых канаЛоз взаимодействия нейтронов с ядрами (упругое и лоугругго рассеянно, захват, деление и др.), энергетической зависимости полного и парциальных нейтронных сечений и параметрсп угловых распределений при рассеянии, энергетических потерь на ядра отдачи и возбуждение ядер при неупругоы рассеянии нейтронов и др.

Описана методика анализа первичных экспериментальных данных, получаемых в (п,у) - измерениях на многоканальном парно*! гамма-спектрометре . Созданный оригинальный алгоритм обработки 7 - спектров на первом этапе включает в себя преобразование .накопленных спектров в единую энергетическую шкалу, их суммирование, • парама-' тризацшо результирующей функции отклика спектрометра' по изолированным у - линиям в исследуемом спектре, а также определение площадей и энергий наблюдаемых у-линий с учетом известной функции отклика. Пример разложения аппаратура неразрезанного мудьтиплета 7-линий в спектре из реакции Br(n,у) представлен на Рис.4.

Расчет относительных интенсивностей первичных у - переходов проводился с уютом энергетической зависимости эффективности

Рио.4. Разложение аппаратурно неразрешенного «ультиллетз V-линий в спектре из реак-щгд Вг(п,у). Точки -експе-р;атнтальцаа спектр, сплошная лигам - результат его аппрксшещи, штриховые яавш -вклада атд-эльшх 7-пер а холоп и шона, гаэо 2930 2970 воы.мн.

СЕектромеч'.; и ейрейхов резонансного оамоекрацирования и сшопо-глощения у-квантов в образце.

Дальнейшая обработка данных (и,))-екеперш.1ентов включала в себя совместный анализ пямврешшх при различных анергиях нейтронов Еп относительных интенсцвиостей первичных у-переходов .I с целью определения спинов и чеиюстей конечных состояний ,1". По мере'увеличения Еп , нейтронные волну с орбитальными моментами 1*> 0 начинают давать заметный вклад в радиационный захват, что приводит к изменению величин различному для разных На

Рис.5 представлена полученная а настоящей работе зависимость от Еп приведенных интенсивностей первичных ^'-переходов на конечные состояния 1ВйС(1 с различными .7^. Анализ показал, что достоверность идентификации квзнтоеых характеристик состояний резко повышается при совместном анализе данных для различных энергий нейтронов Е

Описана методика совместного анализа дифференциальных данных об усредненных, по резонансам полных и парциальных нейтронных сечениях» включая данные о сечениях парциальных у-переходов в реакции (п,у), о целью определения средних резонансных параметров тя-келых атомных ядер. Разработанный алгоритм позволяет анализировать любой набор усредненных нейтронных сечений, измеренная при , различных енергиях, с учетом експериментальных и флуктуациошшх погрешностей данных. •.

В четвертой■главе.представлены результаты анализа влияния вклада удаленных связанных состаний компаунд-ядра (так называемых

10000

й £000

100 Ц>

OIK.

еД-

10

1

1 .2

Piio.5. Завиаиыоать от энергии шЛгранав щпшедэннЦх шгаеи-сиЁноотеП первичных переходов n lseGd, усредненных по конечным состояниям о одинаковыми сйинсм и четностью. Точки - экспериментальные д?нныэ, ji:v.nni' - результат их апщзоаокшпин.

1 10 100 Е„.кэВ

отрицатолышх розонапсов) на величину определяемых резонансных параметров и их.достоверность.. Выполняй сравнительный .статистический анализ логературпих данных о парсметргз. mizxz стрт'.'атпль-иых (ПОР) и первых поло.ютрлышх резотнсюв (ID7?) ядер сге.^пго атомного веса 40s а ^90. Приставлены результат« нз«/-эршгая и параметризаций полных нейтрошкл-сечешгй протонов г.злеза Si'5S>S7pe в диапазоне онерглй Е = 3 - 6000 еВ.

п

В силу недоступности прямого иоследоваппл удплс^ых отрицательных резонансоз и пкеперш.'оптля о нейтронемд, iiä параметры но могут быть определены однозначно. Общепряйяткч подходом при параметризации сечен:;',i в области низках спергий яэляетсл препебрена-няе их вкладом, фактически означающее замену реально. суц^сгвукцих состояний, локааях нияе виергча «вязи нейтрона, од/йп.» (о редких

На Рис.6(a) представлены наблюдаемые вонечшэ су?тм,г л-тя относительных приведенных кирин OOP и ППР х n ~ , •./ ^ > рассчитегаше на основании шевцихся в литература вкопэртаонталь-шх данных. Там !ке представлена модельная кривея,. •соотэгто-.-вутаРЯ заспределегага Портера-Томаса. Как видно из рисунка, дчгагия для аирин ППР хсроио согласуются о ожидаемым распределением. Распределив относительных ширин ЭОР имеет подобную форму, одлпко, tx среднее значение существенно отличается от 1:

<Г? , / Г°> = 5.0 ± 0.8 .'

С - 1 1 п' п

1Г)

случаях двумя) офф01стяшнм отрицательным резонансом ('¿О?,.

Рис.6. Иайлйцаемые значения конечных суш : для нейтронных шрин (о) и расстояний ыеаду.реронаноаш (б). Сплошная п штриховая гистограммы соответствуют данным для йэрзых положительного и отрицательного ■ резонаноов, лвдиш ~ окидйеыкм распределениям Портера-Томаса (а) и Еигаерй (б).

Это означает, что дагвйе о ширинах ЭОР - <_1)п.в среднем по всеГ^ совокупности'ядер 40 .в A s 90 завшоны по сравнению с ,.штшнныц-шринами ре альных о хрпца те лышх уровней в "5 раз.

На Рис.6(6) и оравндйш с•модельной кривой, соответствующей распределению -Bnraepai-привбдейы наблюдаемые конечные суммы для относительных расстояний у, , . ,= D, , , V/D (J), - расстояние

t "I I 1 I- • ("i.i.i I . { *• 1 J

мезду ЭОР и ПНР, D(расстояние меаду ПЦР и вторым полоаитель-ншм резонансом). Как видно Из рисунка, распределение для D(il хорошо согласуется с Модельным предсказанием..Распределение расстояний D _п имеет форму; близкую к 0ул1даеу.0й, однако среднее зна-' чение для этого распределения заметно-отличается от 1:

• < 5 > = 1-61 ± 0.24 .

Так как внергия ППР Б^ является носмещоиаой (полозеиш полоки-телъных резонансоэ являются величинами, непосредственно измеряемыми експэршденгально), отличие расстояний B(_j; от средних значений Б означает, что имеющиеся в лчтёр&туре окспераменталыше дашше об энергиях ЭОР Е{/ в среднем по всей совокупности ядер 40s A s90 смещены относительно поташного полоиешм реальные отрицательных уровней в ~2.2 раза.

Вписшпкшй п работа анализ показал, изо пренебрежение вкладами удаленных отрицательных рвзонансов приводам к перенормировке но только параметров SOP, но такие радиуса потенциального рассеяния R^ н параметров ШГР. В частности, статистический анализ относительных радиационных ширин первого и второго положительных ре-зонансов 2(1 Г для ядер среднего атомного веса вы-

являет систематическое отличие стих величин. Среднее по всей со-

вокупности ядер -'0 s А л 90 значение отношошгл р = <z(1)

составляет р

У

1.46 ± 0.25.

/2(21>

Результаты измерения и параметризации полных нейтронных сз-чепиЯ öL B*>e6>6Vpe представлены на Рис.7. Анализ показал сильную зависимость определяемого значения радиуса потенциального рассеяния s-нейтронов Rg для S6,S7b'e от способа параметризации данных. Подученные значения П^ с учетом и без учета вкладов удалешшх отрицательных резонансов составили:

и 7.13 ± 0.17 фл ;■ и 8.60 ± 0.21 фл соответственно.

для G6]?a - R¿= 6.23 ± 0.16 фл R'= 5.30 ± 0.12 фл

для в7Ре

"и

Сера

Fe

оч.

бара

Рис.7. Полнив нейтронные сечения s4.s4.s7pe. Точки - 'оксперимен-тальные дашше, линии - результат их аппроксимации.

борта

37

Fe

С, »B

В литературе имоютоя данные q Ri для вчах ядер, полученные из анализа всей области разрешенных рвзонаносв до энергий порядка нескольких сотен квВ. Такие данныа практически нечувствительны к вкладам удаленных рээоианоов. Шеюдиосн в литература оценешше значения доставляют

для "Ре - IV -.6.1 i. о.З'4и , для - Н^ = 5.9 ± 0.3 фы .

Сравнение результатов настоящей работа о егшш данными показывает, что в обоих случаях, когда ссчешш оказывается чувствительны к величине ,.лренебреиение вкладами уделенные отрицательных состояний приводит и заметному искажению 11'0.

В пятой главе представлены результаты измерения и анализа усредненных по резонансам сечений неупругого рассеяния нейтронов <öln> тяжелыми атомными ядрами вблизи порога возбуждения их ни-кайвдх уровней. ■ 4

Приведена результаты параметризации имеющихся в литературе экспериментальных данных: о <0, > вблизи порога возбуждения перво-

»л:

го уровзя U (Е =45 кэВ) (Рис.8(а)). Анализ проводился о целью

' У Р ■'.

исследования возможной в'нергетичвекой зависимости р-нейтронной силовой функции S „ етого ядра в области изолированных рёзонаноов

nl

Е < 300 к&В.

п и +

Благодаря различию в спинах основного (1д=0 ) и возбуждаемого (I® « 2+) уровней, основной вклад в «J. > вносит р-нейтронная

1 • in

волна. Это обеспечивает преимущественную чувствительность «J, > к

1 П

величине S Полученные из анализа <а, > локальные значения S .

II i t Л II1

приведены на Рис,0(6) шесте с литературными данными из области разрешенных резонансов (Е s 5 квВ). Как видно-из рисунка, полу-

П

ченные данные не проявляют енергетическую зависимость S , в ин-

П 1

тервале энергий 0-275 квВ, выходящую за пределы погрешностей: S * Conet (Е ) (±1596) .

tl 1 П

Зпачение р-нейтронной силовой функции a3flU в основном определяется 4р-одночастичным состоянием, находящимся вблизи енергии связи нейтрона'В . В предположении полной фрагментации одночао-

п

тичной силы, энергетическую зависимость S , (К ) мокпо оценить в

Л i Л

рамка?, оптико-отатистической модели. Такая оценка, ншголненная в н^отоицей работе» указывает, что максимально ожидаемое изменение

а|„,йир I

гоВ

100

200 ?.„, *зП

Рио.8. а). Сечение неупругого раооеяшт нейтронов о возбуждением первого уровня азои. Точки - экспериментальные дашше; штриховые линии 0,1,2,3 и (I - соответственно вклады в сечение от в-, р-, а- и Г-парцивлышх волн во входном каналег и вклад прямых процессов} сплошная линия -сумма парциальных вкладов.

б). Локальные значения р-нейтроиной силовой функции 238и. Штриховыми линиями покаран 15$~шй коридор погрешностей.

Б . в пределах.интервала енегий ДЕ

п 1 п

275 коВ составляет ев""""

п 1

аэаи в енергети-15*.

10&. Полученный из анализе «>1г1> результат не противоречит отой оценке, подтверждая тем самым отсутствие какой-либо подструктуры в распределении одночастичной силы 4р-сосгоя:шя ческом масштабе ДЕ =275 кеВ'в пределах точности

г п

В втой же главе приведены результаты измерений сечений упругого и не упругого рассеяния й полных неПтрошшх сечзний ,0ЭШ1 при Е = 134 ккВ и Ай при Е = 275 кэВ. Измерения <0, > вблизи порога воэбуадейия первых уровней Шг и /£ прямым методом регистрации рассеянных нейтронов выполнены впервые. Результаты, полученные в настоящей работе, вместе о имевдимися в литературе экспериментальными данными о сечениях «*"п> неупругого рассеяния с возбуждением низколежащих изомерных уровней в7Бг,9311Ь,103ИЦ, Аз,111Сй, 113'11БШ й 1173п, параметризовались с целью определения й- и Г-нейтронннх силовых функций в , и Б . етих ядер. Надежное опреде-

ПЗ ПЭ

ленив В „ и 3 в рямкях предложенного в работе метода оказывает-

п2 п 3 1

ся возмоютм. Олагодяря йолылому отличии . спинов основного • I и возбуядянмого изомерного I- уровней?

I •= |1 - I | а -3 .

Ч

з

1

0.1

0.01.

.-TI

■Ti-

ll

да

fcr "

I,"*"

ч^тг 1И

70

od

hd . 130

Pao.9. Иассоа&я зависимость d-Höü-

ТрОШЮЙ сялоеой

функции. с, о -результаты настоящей paöosii для полной и од-яокаиалыюГ. (л -5/2) б. - ùiuiOBus.

Ш фУП"',.Й CQOTBOT—

А етвь.лю.

150 170 iso

ITp¡t таком отличив 4- и f-парциальЕые нейтронные волшд вносят ос-

ноеной вклад в <0™ >.

tu

Сравнение полученных значений полных S „ и одаоканолышх

- пЕ

Б d-нейтрсшвдх ошювнх функщгй о рацее имевшимися данни?ш представлено на Рис.9. Полученные данные являются одниш из наиболее, точных. Для 113.! llaIn обнаружено, аномально болыаое расцепление компонент сшщ-орбитального дублета:

pLi/î

У s

BS2 _

7.5 t 1.9

а п2 ' п2

Аномальный вффект объяснен влиянием принципа Паули на распределе-

iia-r ив-.

In и In.

оказывается шше поверхности Ферми

ни о силы 2d „ - -и 2d,, -одаоЧастичных состояний в

3/2 6/2

G/>2

-.в/2

Для етих ядер состояние 2dj

п не дает вклада в одноканальную силовую функцию S"

В работе впервые получена информация о f-нейтрошшх силовых функциях S „ vmxeTMZ ядев. Полученные для lllCd И ll7Sп значешм составляют соответственно Sng= (3-9 ±0.7) 10 и (4.2 ±0.7) 10 и указывают на проявление 2£-одночастичного максимума в массовой зависимости S .

ПЗ

В етой йо главе обсуадаится результаты измерений угловых распределений и сечений упругого и неупругого рассеяния нейтронов о Е = 24.3 и 45 кеВ на 1в70е (Рис.10) и с Е = 134 квВ на 197Au, а

п п

такг;е результаты исследования эффектов резонансного самошсршшро-вания в полном нейтронном сечении 1870в при Е =.1.9, 12, 24.3, 59 и 144 квВ (Рио.2). Полученные данные существенно дополняют ранее имевшуюся экспериментальную информацию о сечениях этих ядер.

Представлены результаты анализа всей совокупности экспериментальных данных'О нейтронных сечениях ia70s в диапазоне енергий

в Wt

•тропов,

•»Hf м (»»>' *: Мч< 4 <*>•»+»«*

Pile-10. Сечениэ упругого (а), неупругого, (в) рассеяния нейтронов .и кобффяцйбй* углового раёпрзд&лешм ной-упруго рассеяних 'Ов (б). о,Д - ооответст-вешо експерлыентальше результата настойцой работы п литературные дайтао; оплоп-iiaft и ггрпяозан линии - результат аш1рь;;ош.'!ац,1а всей совокупности давних для l370s 0 учетом п боз.^учета корреляции гсзналой упругого и неупругого рассеянна.

■а « en q.

Е s 150 кэВ и дагаяис о сочепияг гшупругого рассогтюш it радиацией*-

ru < . _

ного захвата нейтронов lu в диапазоне 2 £ 250 коО. Анализ бш:

п

выполнен о целью обнаруяетш предсказанного ефф^стз нестатнсти-ческого усилелетш канала но упругого рассешзгя поПтроноп с ооз-буздеинем первого уровня этих ядер. Схема такого процесса показана на Рис.11, нейтрон, йападандиа во входной канале йа одно из одночаспгчных состояний Л, отдает Часть енэргпи на возбужденна неспаронного нутслопа, и затей погадает ядро. При втсМ в выходном канале нейтрон остается в том ае сооютип А. Такой .процвоа возможен благодаря СольяоЯ inipaao одпочастггайй состояшгй .зблиц

Рис. t1r. Схема продравповес-ного процесса :;ри не-упругем расееглии ноО-тргпов.

Рио.12. Зависимость х -критерия аппрокоимации вксперимен-талышх данных от коэффициента корреляции р для

I П

золота.

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Р

внергии связи (порядка нескольких МвВ). Для его реализации требуется, чтобы силы одночастичных (одноквазичистиздшх) содгояшй О и 1 вблизи уровня Ферми были преимущественно сконцентрированы на основном и возбужденном уровнях ядра соответственно, кроме того необходимо, чтобы четности втих уровней были одинаковы, а спины отличались не более, чем на 1. В описанном случае выходкой -канал с конфигурацией типа "две. частицы + дырка" будет играть заызтнуы роль в качестве первого ПредравновэсиоГо состояния и приводить к связи (корреляции) входного и выходного каналов,. Основной и первых! возбузденний уровни у ядер 1870в и 197Аи удовлетворяют пере-

численным требованиям.

■ На Рис.12 приведена полученная для 157Аи зависимости теряя аппроксимации експершенталышх данных о <0, > и

I П

коэффициента корреляции ры амплитуд каналов упругого и неупругого рассеяния.Наилучшее согласие' экспериментальных и расчетных величин было достигнуто при значениях

Х2-кри-

<о^> от

р1п= 0.65

р, = 0.80 ± 0.15

1 П

■для 1870в и для 197Аи .

Близкие значения величин р для двух исследованных ядер служат дополнительным подтверждением правильности интерпретации обнаруженного эффекта.

В иеоюй главе представлены результаты анализа усредненных по резонансам .спектров первичных у-переходов из (п,у)-реакции на ядрах 79'в1Вг, 113СЙ, '"ш, 1евС<1 и'Гов. Для в.°-взВг и 11ЙШ обнаружены ранее неизвестные уровни и уточнены.спины и четности большинства ранее известных состояний.

При анализе усредненных до конечным состояниям интенсивнос-тей первичных у-пореходов из реакции 1ББС1(п,7)1БбСй, измеренных

J",

Rio.13. Схема распада п-захватных состояний 1S6Gd.

при En= 1.9, 3.5, 45, 59 и 134 коВ (Рис.б), и полных нейтрон ли iL сечений «J > lssGd при S = 1.9, 3.5, 12, 24.3, 45. 59, 75, 134,

t П

144 и 275 кэВ определен набор средних резонансны? параметров «того ядра, существенно уточняющий ранее имевшуюся информации, а также исследована чувствительнось данных к возможному спин-спиновому расщеплению в-нейтронной силовой функции. Схема распада в-захватных состояний 1S(SGd приведена на Рис.13. Спин комлаунд-ре-зонапсов, формируемых при захвате в-нейтронов, может .принимать два значения J^ 1-,2~, соответствующие двум компонентам станового дублета s-нейтронной силовой функции S' . у-Переходы' на конечные состояния со спином Jf= 0 ,3 связаны только с одной из двух компонент спинового дублета, а переходы на состояния с 1+,2+-с обеими компонентами. Повтому, анализ шгтенсивноатей таган переходов дает возможность исследовать стшовое расщепление S „.

р п0

IIa Рис.14 представлена зависимость х -критерия аппроксимации "(экспериментальных данных от ковфГищиента спинового расщепления

k - S •,*1~1/'а/ S

я~ по ■ ' по

Как видно из рисунка, данные заметно чувствительны к величине й ,

а

однако выходящего за пределы погрешностей вф^юкта сшп1ового рас-Gd не чаблюдйетоя.. Оцененное при анализе всей совокупности данных значение ковффициента составляет

k = 0.8$ л Ü.30.

ЩбПЛОНИЯ S для

iBBr

Рис.14. Зависимость х -критерия аппроксимации вко-периментальных данных от ковффицивнта fe .

В втой ке глове представлены результаты анализа данных для 11ЭС<1 и 1161п с целью исследования спин-орбит а льного расщепления р-нейтронных силовых функций и определения самосогласованных наборов средних резонансных параметров втих ядер. Предложенный в работе метод исследования расщепления спин-орбитального дублета Б1/2 и Ва/г аналогичен описанному выше для случая спин-спинового

п1 п1

расщепления.

Для 11ЭС1 использовались литературные данные о сечении радиационного захвата <о„> в интервале энергий нейтронов Е < 200 кеВ 7

и у-спектрах из реакции 1130<1(пл)114С<1, измеренных при средних енергиях нейтронов Ее 1.9 и 24-3 кеВ. Для 11в1п использовались

П

экспериментальные результаты настоящей работы - наблюдаемые полные нейтронныэ сечения, определенные при Е = 3-5, 12, 24.3, 144 И

П

610 кеВ, и усреднённые интенсивности первичных переходов из .реакции (п,7), измеренные при Е =1.9» 24.3 и 134 кеВ.

I»

На Рис.15 представлено сравнение полученных в настоящей работе для 11Эеа и 1161п значений коеффициента спин-орбитального расщепления р-нейтронной силовой функции ^ = с ранее

имевшимися даншаш, основанными на анализе угловых распределений упруго рассеянных нейтронов. Для 11зСй полученное значение

г11ЭС4) в 0.3

|Н«Г

1.0 о.э

имеет достаточно большую погрешность, Что не позволяет сделать какие-либо вывода о наличии или отсутствии эффекта спин-орбитального расщепления. Для 11в1п полученный результат

к'-

0.5

0.2

I I.

60

60

100

120

Рис.15.Массовая зависимость коэффициента спин - орбитального расщепления Б ..А,в-

I»1

соответственно результаты анализа угловых распределений <йОв1/ йй> (литературные данные) и лучей захвата нейтронов ( настоящая работа).

тл

5

2

кш 1

ю-' 10-' ю-

50

100

150

200

Рлс.16. Массовая зависимость отношения Б^/З*1. Д, е - соответ-ствешю литературные дашше и результаты настоящей работы.

3.0 ± 1.5

и Е1-радиациошшх силовых функций й .= 5" /

М1 | I

ченных значений.к

Е1

_ СМ1

с ранее имевшимися данными

подтверждает наличие аффекта.

Для всех ядер, для которых проводились измерения и анализ спектров у-лучей из реакции (п,у), было определено отношение М1-

Сравнегие полупредставлено на

Рио.1б. Как видно из рисунка, полученные результаты являются одними из наиболее точных.

Наиболее детальный анализ радиационных силовых функций Е1- и Ы1 -переходов был выполнен для 114Сс1 и 1161п с целью выбора оптимальной модели параметризации гигантских электрического и магнитного резонанесв (ГЭДР и ГМР) и определешм их характеристик. На Рис.17,18 приведены результаты исследования энергетической зависимости ч для этих ядер. Энергетическая зависимость силовых.функций параметризовалась в рамках двух моделей:

1). В виде однокомпонентного лоренциана (1-модель) о шириной гигантского резонанса Г., не зависящей от анергии Я, и температуры

о 7

конечного состояния ядра Р.

2). В рамках модели Кадменского-Фурмана (Ю?-модель) о температурной зависимостью ширины в виде!

г! (в.

в,-у.т} = гс(г^+ 4яата)/ Е^

где Е„ - энергия резонанса.

и

Для обоих ядер описание энергетической зависимости Е1-радиа-ционных силовых функций в' рамках КР-модели оказалось более реалистичным, чем при использовании стандартного лоренциана. В частности, полученные для114С4 значения Е^1 соотавили

SaM\orn.en.

Pilo. 17. E1- и M1-радиационные силовые функции 1140d. Точки -экспериментальные данные, лиши -результат их аппроксимации; 1 - в рамках КР-мо-дели, 2,3 - £з рамка! L-модели.

6.0

7.0

В.О

Ö.0 Е ,КэВ 7

Ei

= 12 ± 2 МеВ Для Ъ-модели и = 16.2 ± 1.7 МвВ для КГ-модели. Последняя величина заметно лучше согласуется с. систематикой " данных для соседних ядер, предсказывающей значение <BfJ> = 16 МеВ.

Полученные для 114Cd отхюсительные величины S^1 перекрывают сравнительно широкий интервал бнергий ДЕ^ ~ 3 МвВ, однако 1шеют достаточно большую погрешность (Рис.17). Их параметризация проводилась только в виде однокомпонентного дорзнцпана. Полученные для 1140d значения параметров гигантского магайтного резонанса составили:

Е"'= 8.8 ± 1.6 МэВ

и

Г*1* 4.7 ± 2.6 МэВ.

■ С ,Hi/

Для параметризаций данных о S;-1 (Е,* для U6In (Рис. 18) ис

"1 "Г

пользовались обэ модели. Полученные значения

X -Критерия аппро-

Q П.М1

rei.gn.

10Ü0

100

5.4

5.6

«3.0 . 6.2 е.4 . 6.6 l"7.MeV • 26

Рис.18. Е1- и HI-радиационные силоВые функции il6In. Точки - экспериментальные данные, сплошные и штриховые линии -результат их аппроксимации в рамках KS1- и !■ - моделей, соответственно.

ксимации и внергии ШР Е^1 для 11в1п составили:

Ха= 2.93 , В"1= 8.7 ± 4.9 МвВ для Ь-модели и

С

ха= 1.12 . 8.6 ± 0.2 МеВ для КР-модели. Как оледует из этих результатов, введение температурной зависимости ширины ШР для 1161п существенно.улучшает качество параметризации данных. Обнаруженный эффект ранее бил неизвестен. Экспериментальные значения параметров ШР из анализа у-спектров из реакции (п,у) определены впервые. Их величина хорошо согласуется с предсказаниями опин-фдип модели для ядер в области массовых чисел А ~ 115: » 8.5'МеВ и Г*1 « 4 ЫэВ.

С и

Седьмая глава посвящена описанию результатов, связанных о нейтронно-физическими аспектам астрофизики. В этой главе представлены результаты расчетов нейтронных сечений ядер 7аОе,03Г1Ь, 10эШг, ,13С<1, 117'119ЙП( ,яв®а. 1в0,'81та и "У"'"»0в

в основном й нижайших возбувденных состояниях, заметно заселяемых в в-процессе звездного нуклеосинтеза. Показана допустимость использования .средних резонансных параметров ядер-мишеней в основном состоянии при расчете сечений для возбувденных ядер и выполнен анализ погрешностей, возникающих при таком подходе.

В етой же главе представлен результат оценки средней температуры -в-процёсса Т, выполненной на основе анализа относительной распространенности ядер в. окрестности 10ЭШг, для которого вклад захвата из первого возбужденного состояния играет заметную роль в звездных условиях и существенно зависит от температуры. Анализ показал, что наблюдаемая распространенность 103Юг несколько лучше параметризуется на верхней границе интервала допустимых температур йвТ =10-30 кеВ.Этот результат не противоречит другим существующим в настоящее время оценкам, а также данным прямых астро-метрических наблюдений звезд г красных гигантов.

Представлено обоснование применимости подхода и последующая оценка возраста г-процэсса звеэдиого нуклеосинтеза по Не-Ов-хро-нометру. Такая оценка основывается на сравнении Вклада, г-процесоа в распространенность долгоживущего изотопа 187йе 4.47«Ю10

лет в земных' условиях) и возникшей в результате его распада доли 1Ч70а. Двумя основными источниками неопределенности при использовании этого метода до настоящей работы являлись:

1).Отличие нейтронных сечений 186,1B70s в звездных условлях от вкспериыентально измеряемых величин, наиболее существенно проявляющееся для 1B70s, имеющего низколежащий возбужденный уро-

■ вень о энергией В =-9.7 квВ.

2).Сильная зависимость периода полураспада 187Re .от температуры среды.

При расчетах нейтронных оечений 'Os в звездных условиях были исследованы и учтены практически вое возможные источники неопределенности, связанные о: - енергетической и спиновой зависимостью средних резонансных параметров? - отличием параметров, соответствующих различным орбитальным моментам; - обнаруженной в настоящей работе для 1В70в связью каналов упругого и неупругого рассеяния и др. Выполненный анализ позволил раосчитать сечения захвата нейтронов 186,1а70в в звездных условиях с точностью ~ 4% (ранее существовавшая неопределенность составляла г.20%).

Оценка вклада "ускоренного" распада 107Re, нарабатываемого в в- и iv процессах, была выполнена на основании анализа наблюдаемых распроотраненностей специально подобранных долгоймвущих в земных условиях ядер - чистых продуктов в- и г-процессов, периоды полураспада которых, аналогично. Не, существенно зависят от температуры среды: 17Sbu (Il/a = 4-1*101D лет, s-продукт), 113Cd (!Diya = 9'101В лет, r-продукт) й lisIn (TJ/IS = 4-Ю14 лет, г-про-дукт). Сравнительный анализ их распространенностей позволил получить следущие оценки доли "ускоренного" раоцада для 187Re: D s Dn"= 38S6 ; D = (3.7 ± о.З)Я .

В 6 .Г

Строгий расчет возраста г-цроцесса Д требует учета динамики

Г

вспышек сверхновых. Однако, верхняя и нижняя границы возраста 1B7Re могут быть определены и без ее учета. Не зависящая от динамики вспышек оценка возраста г-процесса Д при б7Я5-ном уровне доГ

стоверности составила:

3.4-Ю9 лет s A s 13.0 »10* лет .

Г

Полученный результат заметно сужает диапазон возможных значений по сравнению с ранее имевшимися оценками по Re-Os-хрономвтру: О « A s 17-10® лет .

г '

(В ряде работ применимость Re-Ов-хронометра была подвергнута со-

f Q»7

мнению из-за возмоксноотл ускоренного распада Не, что соответствует шгсняму пределу Л"1п = О .)

Г

2S

Полученное значение нижней границы возраста г-процесса Сило использовано для оценки нижних границ возраста Галактики Д„ и

а

Вселенной Л . С учетом возраста Солнечной системы Д =4.5 10 лет,

U В G

нижняя граница AQ била оценена, как:

Д„ = Л + Д & 7.9 Ю9 лет.

Gear ,

Принимая время формирования протогалактики А ™ 1 109 лет, нижняя грашща возраста Вселенной, оцененная в настоящей работе по Не-Ов-хронометру, составила

Дц = Д + До а 8.9 10° лет.

Полученная оценка не противоречит расчетам по и-Т1г-хронометру и анализу динамики расширения Вселенной.

В заключении сформулированы следующие основные выводи по диссертационной работе:

У

1. На основе стабильных изотопов в2Сг, 54'S6Pe и 60Ы1 разработаны новые нейтрогаые интерференционные фильтры, формирующие нейтрон-кие пучки с онергиями 313 и 610 кеВ, существенно. расширяющие энергетический диапазон, доступный для фундаментальных и прикладных. нейтронно-физических исследований с помощью методики фильтрованных пучков на стационарных исследовательских реакторах.

2. Разработан комплекс оригинальных алгоритмов и программ обработки первичной окспериментальной информации, получаемой в нейтронно-физических експериментак различного вида с использованием медленных и промежуточных нейтронов (эксперименты it - пропусканию и активации, измерение угловых распределений рассеяшшх нейтронов, измерение спектров у-лучей захвата нейтронов и пр.).

3. На основании статистического анализа имеющихся вксперименталь-ных данных о параметрах отрицательных резонаноов ядер среднего атомного веса показано, что совокупность данных не соответствует статистическим законам распределения ил-за- широко практикуемого пренебрежения вкладами удаленных отрицательных состояний. Влия-mio учета их вкладов на качество параметризации вкоперименталь-ных данных и величину параметров первых положительных резонаноов продемонстрировано на примере параметризации полных нейтронных

rj'ft pi с? *7

сечений стабильных изотопов я:олеза ' ' ' Ре в диапазоне онер-гай 2-6000 еВ, впервые измеренных в настоящей работе.

4. Из анализа сэчения неупругого рассеяния нейтронов на первом уровне 238и определены локальные значения р-нейтронной силовой функции втого ядра в диапазоне энергий 82 - 275 к&В. Полученные результаты не указывают на проявление какой-либо промежуточной структуры в распределении силы 4р-одночастичного.состояния.

5. Предложен новый метод определения й- и ¿-нейтронных силовых функций из анализа сечений неупругого рассеяния нейтронов о возбуждением низколежащих изомерных состояний тяжелых ядер. С использованием етого метода впервые определены ^нейтронные силовые функции 8пЭ 1140с1 и 1176п, указывающие на проявление одно-

частичного максимума в массовой завииеюбти Б „ в области А ~

.¡я «а

115. Для й-нейтронной силовой функции 1п впервые обнаружен вффект сильного расщепления компонент спин-орбитального дублета, связанный с влиянием принципа Паули на распределение силы .одно-частичных состояний.

6. Впервые измерены сечения упругого и неупругого рассеяния нейтронов с енершями 24.3 и 45 кеВ и полные нейтронные сечения при внергиях 1.9. 12, 24.3, 59 и 144 квВ для 1а70в. Предсказан и при анализе сечений 107Ов и 197Аи подтвержден неизвестный ранее эффект нестатистичеокого усиления канала неупругого рассеяния вблизи порога реакции для тяжелых ядер, основной и первый возбужденный уровни которых имеют ярко выраженную одночаотичную (одноквазичастичную) природу.

7. Впервые измерены усредненные по резонансам спектры первичных 7-перэходов из реакции (п,у) для ядер 75,в1Вг при енергиях нейтронов 1.9, 2.8 и 59 кеВ, для 1161п при енергиях 1.9, 24-3 и 134 квВ и для 1ВБ(И при внергиях 3.5 и 45 квВ. Обнаружены ранее неизвестные уровни и определены спины и четности известных оосчо-тний аоВг до внергии возбуждения 1011 квВ, ааВг до внергии 823 кеВ и 1161п до внергии 1302 квВ.

Б. При совместном анализе усредненных сечений и 7-спектров из реакции (п,7) реализован новый метод исследования ■спин-спинового (для 1ВВС<1) и спин-орбитального (для 11ЭСй и 11Б1п) раощешпния нейтронных оиловых функций. Для 1 ,в1п подтверждено нажчие зно-мального расщепления р-нейтронной силовой функции. 9. Из анализа усредненных по резонансам спектров первичных у-гге-• 30

рейдов из реакции (п,у) впервые определены параметры Ш-гигак: окого резонанса для 1ЫС1 п lleIn и обнаружена сильная температурная зависимость его ши.гэтн у 1,61п.

10. Внполненн расчета сечешй радиационного захвата и суперупругого рассеяния нейтронов для ряда -шгаелых ядер, шеххэде низиоле-¡канда возбужденные состояния, заметно заселяемые в s-процессе звездного нуклеосинтеза. Оценена средняя температура в-процеоса из анализа распространенности ядер в окрестности 103Rh, для которого вгела'д захвата аз первого Bccidi «данного состояния существенно зависит от '.-с.'.лорагур:: среда.

11. Предложен нови» подход к оценке аоаго»делотюо?с'1 пря расчете возрэота г-процесоа нуклеосинтеза по Пе-Ов-хрокомэтру. С учетов втой оценки показано применимость метода и определены верхний и нтжй пределы возраста r-процесеа и шиагой предел возраста Га-лактшеи.

Основные публикаций по диссертационной пабст ;.

1. Литвпнакий Л.Л. Коррзляцня каналов другого ч к?-,другого ¡пс-оеяшя нейтронов тяжелыми лдрашт в cd-лс-" -л 100 кэВ// Атомная Энергия.- 1992.- у.72, вып.З.- с.;-: 90-е: 93.

2. Литвинсгай Л.Л. Расчот nonparty* на • vorctpaiiw» процоссы в нейтретгао-фгаичеекцх окспсриментах// ьрепрчнт ИЯК АН Украшш №3111-92-19.- Киев.- 1992,- 20 с.

3. Литвинский Л.Л., Мурзчн A.B., Шкарупа A.M. Нейтрсмные сечения

1 в v

Os и их анализ с учетом возможной корреляции каналов упругого и неупругого рассеяния // Ядерная Станка.- 1993т.56, вып. 1. - с.31-42.

4. Литвинский Л.Л. Сечения радиационного захзата. нейтронов is6,io70g в ЗБе3дт!Х условиях// Ядерная Физика.- 1993.'- т.56,' вып.9. - с.20-30.

5. Литвинский Л.Л. Неупругое рассеяние нейтронов и 4-неЛтронная силовая функция атомных ядер в области мтеспзэт чиоол А. ~100// Ядер»«"! Физика.- 1993.- т.5б, Bim,9.- с. 123-136.

6. Mursin Л.V., Щипал V.A., Mtvineky Ь.Ь., PciienlQlin.ty У.Л. et al. TnvoFjt.i.^4tionB. of neutron capture i-тау opeotra at the filtered neutron of the WR-M renotor* in Kiev// 8 Int. Syrnn. on Capture Cnrrer.-i Кчу Spots lrop.ii>.>i.y, Fribounj, 20-24 Sept.

1993.- Singapore: World Soientiiio.- 1994.- p.924-930.

7. Litvinsky L.L. Analysis of neutron inalastio eoattering near threshold for heavy nuolei// 8 lilt. Symp. on Capture Gamma Ray" Spectroscopy, Pribourg 20 - 24 Sept. 1993.- Singapore: World Soientiiio,- 1994.- p.765-767.

8. Hoyler P., Jolio J., Judge S., Murain A.V., Litvinsky L.I,. tit al. Investigation of the level eohoiae of 00Br- using ARC- and oonveraion eleotron data // 8 Int. Syrap. on Capture Саша Ray Speotroaoopy, Fr'ibourg 20 - 24 Sept. 1993.- . Slm>rpore: Vtoi'ld Soientiiio. - 1994. - p.260-267.

9. Новоселов Г.М., Литвинокий Л.Л., Ворона П.II., Гребнев А.В. н др. Полные нейтронные сеченил и средние параметры резонансов ядра 11Б1п в диапазоне внергий Е = 2-614 квВ// Письма в ЖЭТФ.-

1994.- т.59, вып.9.- с.575-578.

.10.Литвинокий Л.Л., Саббагх С., Кигалов Я.А..Кривенко В.Г. и др. Упругое и неупругов рассеяние нейтронов о анергией.134 коВ на 197Au // Вопросы Атомной Науки и Техники, сер.: Ядерные Константы,- 1994.- вып.1,- с.15-17.

11.Litvinsky L.L. Analysis of average primary gamma - transition intensities and cross seotions of the 113Cd(n,y) raaotion // Zeit. Physik A.- 1994.- v.349, No 2.- p.147-153.

12.Litvinsky L.L. Analysis of ARC-epectra and neutron capture oross seotiona of llaCd // II Int. Seminar on Interaction of Neutrons with Nuolei, Dubna, April 1994 (Abstracts).- Dubna: JINR.- 1994.- p.32.

13.Litvinslty L.L. .Vorona P.H.,Murzin A.V., Statistics of Negative Resonanoa Parameters of Nuolei in Mass Region 40<A<90 // Bonp. Атомной Науки и Техники, сер. : Ядерные Константы. - 1994. -шп.З.- о.38-40.

14.Литаинський Л.Л., Кривенко В.Г., Пугач Я.В., Саббагх С. Непру-кнв розо1ювання нейтронов з енерг!вю 134 кеВ 103Rh // Укра!н-оький Ф1аичниЙ Журшл.- 1994.- т.39, вип.З.- с.276-279.

15.Л.[твинскцй Л.Л. .Власов М.Ф..Новоселов Г.М. Средние резонансные параметры гЭ6и// Письма в ЖЭТФ.-1994.-Т.60, внп.З.- 0.155-157-

16.Литвинский Л.Л., Либман В.А., Пуртов О.А., Шкарупа A.M. Алгоритм обработки гамма-спектров из реакции (п,у), измеряемых: с помощью парного гамма-спэктромотра // Препринт ДО И ПАН Украины

КИЯИ-94-12. - Киев. - 1994. - 12 о.

17.Литвинский Л.Л., Ворона П.Н., Кривенко В.Г., Лнбман В.А. и др.

R А в/ вч

Полные нейтронные сечения изотопов железа ' ' Ро п диапазоне энергий 3-6000 эВ// Вспр. Атомной Науки и Техники, сер.: Ядерные Константы.- 1994.- о.45-50.

18. Литвинский Л.Л., Либман В.А. Неупругое рассеяние нейтронов и энергетическая зависимость р-нейтронной. силовой функции // Письма-в ГОТ®.?- 1994.- т.59, вып.7.- 0.442-446. ;

19. Литвшшкий Л.Л,, Жигалов Л.А., Кривенко В.Г., Пуртсв О.А. Саббагх 0. Неупругое рассеяние нейтронов с энергией 275 коВ сорэбром, Вопр. Атомной Пауки и Техники, сер.: Ядерные Константы.- -1994.- вып.З.- с.41-44-

20. Литвшшкий Л.Л., ICpimemco В.Г., Мурзин А.В., Новоселов Г.М. и др.Усредненные по резонансам спектры первичных у-перэходоа из реакции llsIn(n,y)116In при внергиях нейтронов 1.9.,24.3 и 134 кеВ// Препринт ИЯИ НАН Украины'КИЯИ-94-15.- Киев.-19941 10 с.

21. Литвинский Л.Л., Жигалов Я.А., Либман В.А. ,'Мурзин А.В. и др. Неупругое рассеяние нейтронов с опершей 45 i:sB яэ 1П70з // Ядерная Физика.- 1995.- т.58, N 2.- с.14-15.

22. Литвинский Л.Л. d- и f-нейтронные силовыэ фунчцга ядер в области массовых чисел А = 90-120 // Ядерная Физика. - 1995. -т.58, N 4: - с.1-5. . \

23. Литвинський Л.Л.,Ворона П.М.,Гн1дак М.Л..Гребньов О.В. та 1н. Певн1-нейтронн! перер1зи та середн! реяонапсн наромётри iSBGd //■.Унра1нський'Ф1г?ичний Журнал.-1995.-т.40, N 3.- 0/156-158.

24. Литвинский Л.Л., Саббагх С., Шкарупа A.M. 103Rh, как потенциальный термометр в-процессо звездного нуклеосшиоза /■' Кинематика и физика небесных тол.- 1995-.- т. 11, -Н.1.- с. 17-22.

25. Litvinsky L.I. A pocoible temperature dependence of width of 116In giant magnetic resonanoe // III Int. Seminal* on: Interaction of Neutrons with Nuolei, Dubna, .April -1995 (Abstraots).-'Dubna: JINR.- 1995.- p.35. " ■ •

>6. Novoeiolov G.M., Litvinsky L.L. Energy dependence of 8- and •p-heutron .strength functions and potential scattering rrjdius of a3BU // III Int. Seminar on.Interaction of Noutrone witU

. Nuolei, Dubna, April 1995 (Abstr.).-Dubna: JINR.-19Э5.—р.ЧО.

Лктвшюуглд Л.Л. ?ад!ац!.£кий cases': 'га непружнё розо!яюашя пей-трои! в близысо порога абудознкя н&Дьгаяиис р1вн!в ваакких . атомних ядер.

£ячзэртац1я (рукопио) на здойуття вчекого ступени доктора ф!зйко-маинг-.чг.йлп, наук зз сабц!Ш1ьн1ото 01.04.16 - ф1зика ядра та влешйяарш!:. чаотинок. !нотитут ядирнпг доол!деэнь Нац1онально! Академit Наук Укра!пл, Ки1в„ 1995-

Заипцаи-ться результаты вкспэршо!гср.лаиа вкшрзвань та аиал!зу даних про рад!ац1йний эа::е5т та кэпрукне Г-ззэ1;звеи::я нейтрон!в spcsjisoKs emprlfi ваякиии етомвими ядрами. Внершэ бк. v лено ефокти аоеияэвдя каналу гепружного роэо1юзааня нейтрон!в близько порога збудаеиня перших р!вн!в вакзшх ядер, ташгературно! аалежноот! ши-р;зш г!гантсысого uamtTHoro ' резонансу, аномального cnin-opOi-тельного розцеплення а-нейтронно! сюлово! функц!IЗа методом Па-Оз-хронолог!I оц!пеяо в!к r-процсоу зоряного нуклеосинтезу та шечн! Msst в!ку Галактики то Boeot'iry.

Litvinsky L.L. Radiativo capture and inelastio scattering of neutrons near the excitation threshold oí lowest levóla of heavy nuclei.

The thoBie (manuscript) cn the Lootor degree of physloal and mathematical boiencas on a speciality 01.04.16 - physios of nuoleun and elementary partióles, Institute for Nuolear Researoh of ths national Aoademy of .Soisnoee of Ukraine, Kiev, 1995.

Results of experimental measurementв and analysis of the data on radiative capture and inelastio scattering of intermediate energy neutrons by heavy nuolei - are maintained. The effeots are discovered for the first time, suoh as strengthening of inelastio scattering channel near first Isrel excitation threshold of heavy nuolei, temperature dependence of width of giant magnetic reeonanoe, and .anomalous spin-orbit splitting of d-neutron strength function. (The age of the r-prooess nucleosynthesis in Gtars, as well as lower limits for'the Galaxy and the Universe ages, are evaluated by using of the Re-Os chronometer.

Ключов! слова: нейтрон, резонанс, непружне розо!ювання. рац1ац!й-ний захват, гаыма-снектр, зоряний нуклеосинтез.