Разработка специальной камеры и измерение тепловых сечений реакции (n, α ) на газовых мишенях. Исследование энергетической зависимости коэффициента асимметрии вперед-назад в 35 Cl(n, p)35 S реакции тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3-2000-86

На правах рукописи УДК 539.172.4+539.1.074.22

МАШРАФИ ОД

Рашид

7 7 ?000

РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНОЙ КАМЕРЫ И ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ СЕЧЕНИЙ РЕАКЦИИ (л, а)

НА ГАЗОВЫХ МИШЕНЯХ. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА АСИММЕТРИИ ВПЕРЕД-НАЗАД В 35С/(л,р)355 РЕАКЦИИ

Специальность: 01.04.016 — физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Дубна 2000

Работа выполнена в Лаборатории нейтронной физики им. И.М. Франка ОИЯИ, г. Дубна.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук Ю.М. Гледенов

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ю.Э. Пенионжкевич, ОИЯИ, Дубна

доктор физико-математических наук Ю. М. Чувильский, НИИЯФ МГУ, Москва

Ведущая организация:

Институт ядерных исследований РАН

Защита диссертации состоится у>СОсМ.$г..2000 года

в на заседании специализированного совета Д 047.01.05

при Лаборатории нейтронной физики и Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ.

Автореферат разослан « »....................2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета:

кандидат физико-математических наук А.Г. Попеко

ВЗЯЬ.ЫО. УЛ. 0 3

ВЗ$1. П, 03

I. Общие сведения о работе Актуальность темы

Поиск и исследования реакций (п,а) и (п,р) начинались интенсивно с того времени, когда появилась экспериментальная ядерная техника в виде ускорителей частиц и мощных источников нейтронов, таких как импульсные ядерные реакторы. Эти реакции играют важную роль в ядерной физике и в астрофизических процессах ядерного синтеза легких ядер и ядер средней массы. В последние годы, большое внимание было уделено изучению сечений этих реакций в связи с необходимостью получения ядерных данных для разработки астрофизических концепций в разных процессах и при изучении подбарьерных реакций (таких как реакция (а,п) на медленных а-частицах поскольку, рождаемые нейтроны в таких реакциях как 22Ке(а,п)25Д^, |3С(а,п)|бО и 2|Ке(а,п)24\^ создают благоприятные условия для протекания Б-процесса).

Однако по ряду технических причин, реакции на некоторых элементах, обычно находящихся в газообразном состоянии, 170(п,а)14С и, особенно, на благородных газах как, 36Аг(п,а)338 и 21№(п,а)180 не достаточно исследованы экспериментально. Сравнительно недавно сечение реакции 170(п,а),4С получено в большом интервале энергии нейтронов при нормировке к рекомендованному сечению этой реакции для тепловых нейтронов. Однако рекомендованные значения сечений реакций |70(п,а),4С и 36Аг(п,а)338 основываются только на одной работе. С другой стороны, большой интерес представляет измерение сечения реакции 21Ке(п,а)180 для тепловых нейтронов, не только для астрофизических целей, но и для выяснения противоречивых данных и их отличия в разных публикациях: ол=(96±33) б и верхний предел ол<1,5 б.

Проблема несохранения четности и асимметрии привлекает физиков уже много лет и в течение долгого времени накоплен обширный экспериментальный материал по нарушающим пространственную четность эффектам при взаимодействии нейтронов с ядрами. Эффекты асимметрии наблюдались при делении ядер поляризованными нейтронами, в реакциях с вылетом протонов и у- квантов. Наблюдаемые эффекты интерпретируются в рамках существующих представлений как проявление слабого взаимодействия нуклонов в ядре, приводящего к смешиванию ядерных уровней по четности. Количественное же сопоставление имеющихся экспериментальных данных с теорией, с целью получения сведений о потенциале слабого нуклон-нуклонного взаимодействия, затруднено вследствие неопределенностей в учете ядерно-структурных параметров, приводящих к усилению эффекта в каждом конкретном случае. На возможность исследования нарушения пространственной четности в ядерных взаимодействиях в измерениях асимметрии а-частиц, испускающихся после захвата

легкими ядрами поляризованных нейтронов, впервые предложено в работе!'). В совместной работе ученые ЛНФ ОИЯИ и ПИЯФ обнаружили Р - нечетный эффект в реакции 35С)(п,р)358. В их работе были получены следующие значения для Р- нечетного и Р- четного коэффициентов:

атас (коэффициент несохранения четности) -(1.51 ±0.43). 10 4 аьк(коэфф»щиент асимметрии лево - право) -(2.40±0.43). 1 (И

С этими значениями с привлечением данных из реакции 35Cl(n,y)36S была получена оценка для матричного элемента: Mpv= 60±20 мэВ. Тем не менее измерение коэффициентов асимметрии вперед-назад 0cfb, несохранения четности apnc и асимметрии лево - право oclr в одной реакции позволяют определить свободный от неопределенностей матричный элемент слабого взаимодействия.

До наших работ для 35Cl(n,p)33S имелись арыс и (xlr, полученные на тепловых нейтронах, и параметры известных резонансов. Кроме того, в рамках модели смешивающихся компаунд состояний (MSM), развитой для описания анизотропии у-излучения и адаптированной для испускания протонов, имеются и теоретические расчеты для коэффициента асимметрии вперед назад cxfb, в интервале энергии нейтронов до 800 эВМ. Полученные результаты в этих расчетах показывают неопределенность знака этого коэффициента до и после резонанса (Еп=398 эВ) (см. ниже). В связи с отсутствием экспериментальных данных для выяснения этого поведения и определения знака и значений этого коэффициента, необходимо было провести измерения не только для проверки теоретических данных, но и для определения матричного элемента слабого взаимодействия.

Решению вышеуказанных задач посвящена настоящая работа, которая состоит из двух частей:

Первая часть: посвящена разработке методики и измерению сечения (n,a) реакции на газовых мишенях.

Вторая часть: с помощью ионизационной камеры с сеткой, было проведено экспериментальное исследование энергетической зависимости коэффициента асимметрии вперед-назад, включающее в себя: проведение измерений коэффициента асимметрии вперед-назад на хлорной мишени, анализ полученных данных и сопоставление их с существующими теоретическими данными. Более того, вместе с данными, полученными для apnc и cclr'2', был извлечен матричный элемент слабого взаимодействия.

14 Г.А. Лобов и др., Изв. Акд наук. СССР, Сир.Физ., 1977, т.41, с. 1548. И Yu.M.Gledenov et al„ Nuc.Phys. A 654 (1999) 943c-948c.

Научное и прикладное значение

Исследования сечений нейтронных реакций с вылетом заряженных частиц, в частности а - частиц и протонов, имеют важные значения для ряда фундаментальных и прикладных проблем ядерной физики и астрофизики.

В ядерной физике результаты этих исследований и полученные экспериментальные данные находят широкое применение: в изучении свойств высоковозбужденных состояний ядер и с их помощью получают новые сведения о резонансных состояниях ядер, что необходимо для понимания сложного характера нейтронных резонансов. Также они расширяют возможности нейтронной спектроскопии, как один из важных методов получения информации о структуре ядер. Они дают дополнительную информацию для исследования несохранения четности в ядерных реакциях. Кроме того, исследования реакции (п,а) имеют и существенное прикладное значение для оценок повреждений в конструкционных материалах ядерных реакторов и представляет другой подход к рассмотрению процесса радиоактивности самого а-распада. Таким образом, ядерная и нейтронная спектроскопии через реакцию (п,а) нашли общие связи между собой. (п,а) и (п,р) реакции также играют важную роль в астрофизических процессах ядерного синтеза легких ядер и ядер средней массы. К настоящему времени, для вычисления различных сценариев ядерного синтеза, необходимо знать скорости протекания этих реакций. Реакции |70(п,а)|4С, 36Аг(п,а)338 и 21№(п,а)|80 играют важную роль в первичном ядерном синтезе при 'большом взрыве' и в ¿-процессе ядерного синтеза в звездах (например, в происхождении редкого изотопа Зб8).

Что касается фундаментальных исследований, то коэффициент асимметрии вперед-назад вместе с коэффициентами лево-правой асимметрии и несохранения четности дают возможность вычислить матричный элемент слабого взаимодействия в ядерных реакциях, так как он выражается через эти коэффициенты. Он дает возможность получить сведения о нарушении сохранения четности как одном из фундаментальных законов сохранения в ядерных процессах.

Цель исследований

Цель данной работы состояла в следующем: А/

1. Разработать и реализовать новую методику для исследования нейтронных реакций с вылетом заряженных частиц на газовых мишенях.

2. Проверить методику и ее эффективность в исследовании нейтронных реакций (п,а) и (п,р).

3. Провести измерения теплового сечения (п,а) реакции на изотопах

газовых мишеней.

• Измерение теплового сечения реакции ,70(n,a)uC.

• Измерение теплового сечения реакции 36Ar(n,a)33S.

• Измерение теплового сечения реакции 21Ne(n,a)180.

4. Сравнить результаты с результатами, полученными другими методами и выяснить противоречие в полученных результатах для реакции на изотопе 21Ne.

В/

1. Исследовать экспериментально энергетическую зависимость коэффициента асимметрии вперед-назад в реакции 35Cl(n,p)35S в интервале энергии до 1 кэВ.

2. Провести сравнение с расчетными данными.

3. Извлечь значение матричного элемента слабого взаимодействия и провести сравнение с имеющимися оценками.

Научная новизна

В данной работе представлены:

1. Первые экспериментальные результаты коэффициента асимметрии вперед-назад от тепловой области до резонанса 398 эВ.

2. Выяснение знакопеременного поведения коэффициента асимметрии вперед-назад в 35Cl(n,p)35S.

3. Значение матричного элемента слабого взаимодействия.

4. Новая методика для исследования нейтронных реакций на газовых мишенях с вылетом заряженных частиц, в частности исследование (п,р) и (n,a) реакций.

5. Значение теплового сечения реакции 170(n,a)l4C, полученного другим методом.

6. Значение теплового сечения реакции 36Ar(n,a)33S.

7. Значение теплового сечения реакции 2lNe(n,a)lsO и выяснение противоречий в полученных результатах для этого значения.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований докладывались:

1. На международной конференции «International Nuclear Physics Conference, 24-28 August 1998, Paris, France».

2. На международном семинаре по взаимодействию нейтронов с ядрами: VII International Seminar on Interaction of Neutron with Nuclei (ISINN-7) «Neutron Spectroscopy, Neutron Structure and Related Topic», 25-28 May 1999, Dubna Russia.

3. На семинарах лаборатории нейтронной физики.

4. На IV конференции молодых ученых и специалистов, 31 января -4 февраля 2000 г., Дубна, Россия.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из двух частей: Первая часть состоит из введения и 4-* глав, а вторая часть содержит введение и 2 главы. Работа завершается выводами и заключением в каждой части. В ней содержится 100 страниц, написанных в Ms-Word версии-97, 37 рисунков, 10 таблиц и библиографический список основной литературы из 117 наименований и общей литературы из 40 наименований.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1. Разработанная методика, с использованием ионизационной камеры с сеткой, для исследования нейтронных реакции с вылетом заряженных частиц в газообразных образцах. Представлены характеристики детектора (конструкция и временные характеристики).

2. Результаты измерений тепловых сечений реакции (п,а) для трех изотопов.

• Измерение теплового сечения реакции |70(п,а)14С .

• Измерение теплового сечения реакции 36Ar(n,a)33S.

• Измерение теплового сечения реакции 21Ne(n,a)l80.

3. Результаты экспериментов по исследованию энергетической зависимости коэффициента асимметрии вперед-назад в реакции 35Cl(n,p)35S до энергии нейтронов 398 эВ.

4. Значение матричного элемента слабого взаимодействия и его сравнение с имеющимися оценками.

II. Содержание работы

Первая часть: Разработка специальной камеры и измерение тепловых сечений реакции (n,a) на газовых мишенях

Во введении представляется краткая характеристика работы, ее актуальность, области ее применения и формулируется цель работы.

В первой главе обсуждается несколько теоретических вопросов о механизме a-распада (туннельный эффект), о его энергетическом рассмотрении и некоторые элементы теории a-распада.

Вторая глава рассматривает вопрос взаимодействия нейтронов с ядрами, обзор исследований (n,a) на тепловых и на резонансных нейтронах в рамках концепции модели составного ядра и роль

(п,а) реакции в современных исследованиях.

Третья глава содержит детальное описание методики: Дается детальное описание конструкции разработанного детектора на основе ионизационной камеры. Кроме того, дается обзор измерительной аппаратуры, ее состав, ее временные и энергетические параметры (при измерении на резонансных нейтронах реактора ИБР-30) и ее программное обеспечение. Также проведен сравнительный анализ характеристик ионизационной камеры с твердой и с газовой мишенями. В наших измерениях была использована ионизационная камера с сеткой. Это обычная плоскопараллельная камера. Ее особенность заключается в том, что газ, наполняющий камеру, является одновременно ионизационным газом и мишенью для нейтронного пучка. Пучок нейтронов как это показано на схеме эксперимента Рис.1, проходил между катодом и сеткой параллельно поверхности электродов. Расстояния между электродами в камере и положение пучка были такими, что на электроды не попадал нейтронный пучок, а треки от продуктов ядерных реакций даже при наименьшем использованном давлении смеси газов в камере, равном 1.2 атм, полностью укладывались в газе между ее катодом и сеткой. В первой части описаны измерения, проводящиеся на камере, схема которой показана на Рис.1.

Рис.1. Схема ионизационной камеры: 1 -пучок нейтронов; 2 -входное и выходное окна; 3 -катод; 4 -сетка; 5 -рамка сетки; 6 -коллектор.

Для определения характеристик изготовленной камеры были проведены измерения с резонансными нейтронами импульсного реактора ИБР-30, работающего совместно с линейным ускорителем электронов. На Рис.2 приведено время установления рабочего режима камеры после вспышки импульса реактора, во время которой мощный поток у- квантов и быстрых нейтронов создает перегрузку камеры. Времяпролетный спектр а-частиц от уранового источника, расположенного внутри камеры (234и и 238Ц), приведен на Рис.2. Видно, что примерно через 20 мкс после максимума импульса нейтронов от реактора, камера восстанавливает свой нормальный режим работы. Для повышения

числа отчетов в каждом канале временного спектра при ширине канала всего 1 мкс использовался генератор импульсов необходимой частоты. Полученный спектр, приведен также на Рис.2. По нему можно точнее определить время восстановления камеры совместно с использованной аппаратурой. Оно оказалось равным 26 мкс.

I, ц»

Рис.2. Времяпролетные спектры. (1)- ос-частиц от уранового источника; (2)- импульсы от генератора; N время пролета нейтронов в мкс; И-число а-частиц или импульсов от генератора.

На Рис.3 представлена зависимость разрешения пиков от продуктов реакции 3Не(п,р)3Н в зависимости от энергии нейтронов; видно, что оно, сохраняясь на уровне 80-100 кэВ до энергии нейтронов Еп почти 1 кэВ ближе к вспышке импульса нейтронов, растет до примерно 200 кэВ при Еп«10 кэВ.

200- -у]

180

т /

160

> • * 140 т/1

1 120 т/1

1 100

80

60 .......... ................. . 1. ■ ...........>........

ю' ю' ю' Е 10*

Рис.3. Разрешение пиков от продуктов реакции 3Не(п,р)3Н в зависимости от энергии нейтронов; Еп- энергия нейтронов; Р\УНМ- Разрешение.

Для определения сечения указанных выше реакций в качестве источника нейтронов использовался изогнутый зеркальный нейтроновод реактора ИБР-2 ЛНФ им. И.М.Франка, который обеспечил пучок тепловых нейтронов с интенсивностью до ~4-106 п-см-2с-'. Схема эксперимента показана на Рис.4

О* PC

Рис.4. Экспериментальная установка для измерения сечения (п,а) реакции, 1- нейтроновод; 2-нейтронный пучок; 3- катод; 4- входное и выходное окна; 5- рамка сетки; 6- сетка; 7- коллектор; 8- корпус камеры; Д- дискриминатор; Ф- формирователь; СУ-спектрометрический усилитель; ВК- временной кодировщик; ПУ-предусилитель; РС- компьютер-486, К- контроллер.

Четвертая глава содержит сведения о полученных экспериментальных результатах по определению сечений исследуемых реакций. Сечение реакции (п,а) определялось с помощью формулы:

/1/

где, Nx и Ne - число зарегистрированных импульсов исследуемой и калибровочной реакции, пх и пс - количество ядер в см3 исследуемого и калибровочного изотопа, ос - сечение калибровочной реакции.

Для исследования сечения реакции на ядрах 170 и 3бАг были выполнены три серии измерений. Камера наполнялась смесью газов 93,75% Ar; 6,25% СО2 и 1,8-10-5% 3Не до давления 1,2 атм. Сигналы с катода и с анода камеры от продуктов реакций, треки которых попадали в чувствительный объем, регистрировались в совпадении измерительно- накопительным модулем для

1ногопараметрических измерений. Это приводило к уменьшению фона. ]дя приведения давления газов в камере к нормальным условиям >егистрировалась температура помещения. Значение сечения ;алибровочной реакции 3Не(п,р)3Н взято из литературы равным 5333±7б. Необходимое малое содержание 3Не было получено путем юследовательного разбавления начальной смеси с гелием-3 аргоном и Юг. Типичный амплитудный спектр одного измерения приведен на 'ис.5. Из спектра было определено число альфа частиц, которое входит в юрмулу /1/ и полученные результаты представлены в таблицах 1 и 2.

'ис.5. Спектр импульсов с коллектора камеры при наполнении ее 3Не; СО2 и Аг; п- номер канала; К- число зарегистрированных импульсов.

аблица.1. Результаты измерений по определению сечения |70(п,а)14С

N0 X. ч М(3Не)103 п(3Не)1012 N(■70) п(170)1015 о(170)мб

1 1.5 26.6±0.3 5.6410.20 313118 1.48+0.05 240118

2 6.5 123.0±1.2 5.64±0.20 1401143 1.48+0.05 231114

3 10.8 192.Ш.9 5.6410.20 2158158 1.4810.05 227113

аблица.2. Результаты измерений по определению сечения 36Аг(п,а)338

N° г. ч 1Ч(3Не)103 п(3Не)Ю12 К(3бАг) п(36Аг)1016 а(36Аг)мб

1 1,5 26.6±0.3 5.6410.20 483122 9,84+0,34 5,5510,38

1 6,5 123.0±1.2 5.64+0.20 2120149 9,8410,34 5,2510,29

$ 10,8 192.1+1.9 5.64+0.20 3463169 9,84+0,34 5,4910,30

номер измерения, и время измерения в часах, число

[регистрированных импульсов исследуемой и калибровочной

¡акции, п- количество ядер в см3 исследуемого и калибровочного ютопа, сг- сечение исследуемой реакции.

Третьей исследуемой реакцией была 21Ме(п,а)'Ю. В серии этих измерений камера наполнялась смесью газов 95% Ие и 5% СОг до давления 1,7 атм. Часть амплитудного спектра изображена на Рис.6

г

о

'№(п,о)"0 696 КвУ

Нв(п,р) Н 763 кеУ

220 230 240 250 200 270 П

Рис.6. Часть амплитудного спектра импульсов с коллектора камеры при

наполнении ее 95 % Ие + 5 % СОг; п - нвмер канЬла; N - число зарегистрированных импульсов (сумма отчетов в двух каналах); . экспериментальные точки ; х- вычисленные точки правого края пика от реакции на ИМ; * - вычисленные точки левого края пика от реакции на 3Не; о- вычисленные точки из экспериментальных данных за вычетом вклада протонов азота и гелия.

Из Рис.6, видно, что в пределах 15-20 каналов есть превышение над суммой выходов от реакций на и 3Не, которые присутствовали как микропромеси в газе камеры. Калибровка шкалы энергии на Рис.( произведена по энергии протонов из реакций на |4М и 3Не, а также по а-частицам из реакции на "О. Полученное превышение совпадает < отмеченной энергией. Величина С?-энергии реакции 21Ке(п,ос)180 равнг 696 кэВ. Для тепловых нейтронов С2 является суммой энергий а-частиць и ядра >Ю (отмечена стрелкой на Рис.6). Левый край пика от реакции нг 3Не проведен симметрично его правому краю. Выделение выхода и: реакции на 21Ые производилось вычитанием из экспериментально! кривой вклада от реакций на 14К и 3Не.

Экспериментальные данные по определению сечения реакцт 21Ке(п,а)180 и полученные результаты приведены в таблице.З. Первые дв; измерения выполнены с камерой, наполненной неоном с одногс источника, а третье - с неоном другой поставки. Большие погрешности полученных сечений, приведенных в таблице.З, объясняются большо{ неточностью выделения выхода от реакции на 2'Ме.

Таблица.З. Результаты измерений по определению сечения 2|Ке(п,а)|80

N0 г. ч п070)1015 п(21Ке),1017 И(пО) а(^е),мб

1 4,4 1,68±0,05 1,14±0,035 34+17 677+35 0,17±0,09

2 5,5 1,68±0,05 1,14±0,035 42+21 844±40 0,17±0,09

3 10,9 1,68±0,05 1,14±0,035 106±42 2002±50 0,18+0,09

№- номер измерения, I- время измерения в часах, И- число зарегистрированных импульсов исследуемой и калибровочной реакции, п- количество ядер в см3 исследуемого и калибровочного изотопа, сг-сечение исследуемой реакции.

Вторая часть:

Исследование энергетической зависимости коэффициента асимметрии вперед назад в 35С1(п,р)358 реакции

Во введении этой части освещается актуальность темы и сформулирована ее цель и ее научное значение.

В первой главе представлены результаты теоретических расчетов для энергетической зависимости коэффициента асимметрии вылета протонов вперед-назад в реакции 35С1(п,р)358 до 800 эВ (нижняя часть Рис.7), а также методика измерения асимметрии, детектор, и методика изготовления мишени.

100 10

о 1

ь"

0.1

0.01

1Е-3

1Е-4 0.3 о.а 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4

; ч

^ ,7\

(ъ> Ч^

600 Е.

Рис.7. Зависимость сечения реакции 35С1(п,р)358 и коэффициента асимметрии вылета протонов вперед-назад от энергии нейтронов!2!.

Во второй главе представлены полученные спектры и результаты наших измерений для определения коэффициента асимметрии вперед-назад. Измерения проводились на 31м пролетной базе импульсного

реактора ИБР-30 ЛНФ ОИЯИ. В качестве мишени использовалась соль NaCl. В качестве детектора протонов реакции 35Cl(n,p)35S применялась плоскопараллельная двухсекционная ионизационная камера с сеткой (Рис.8). В одной из секций помешалась мишень NaCl диаметром 200 мм, нанесенная на алюминиевой подложке толщиной 100 мкм, другая секция использовалась для измерения фона. В первой серии измерений (9 измерений) использовалась мишень толщиной d=0,5 мг/см2 а во второй серии (4 измерения) мишень была более тонкая d=86 мкг/см2. Размеры электродов 220x220 мм.

асимметрии вперед-назад в реакции 35Cl(n,p)35S.

Регистрация вылетающих протонов с энергией Ер=0,6 МэВ осуществлялась с помощью многопараметрического измерительного модуля. Камера периодически поворачивалась на 180° (0° при измерении вперед и 180° при измерении назад). Нормировка потока нейтронов проводилась с помощью борного счетчика. Величина коэффициента асимметрии вперед назад определялась по формуле:

nf-nb ат = —--- /2/

nf+n3

где, Nf и Nq - число зарегистрированных событий вперед и назад соответственно, т.е. по направлению нейтрона и против него. Из-за малости сечения реакции, определение aFB проводилось в достаточно широких интервалах энергии нейтронов. Амплитудные спектры в интервалах энергии нейтронов 0,5-10 эВ, 150-260 эВ и область резонанса 398 эВ приведены на Рис.9а-с.

п п

эис.9а. Амплитудный спектр во временном окне 0.5-10 эВ,

п- номер канала; № число зарегистрированных импульсов; I- эффект с фоном; 2- фон; а- измерение вперед; Ь- измерение назад (толстая мишень)

п п

'ис.9Ь. Амплитудный спектр во временном окне 150-260 эВ,

п- номер канала; 14- число зарегистрированных импульсов; I- эффект с фоном; 2-фон; а- измерение вперед; Ь - измерение назад (толстая мишень)

О 200 400 600 800

0 200 400 600 600

п

п

Рис.9с. Амплитудный спектр в районе резонанса (398 эВ),

п- номер канала; Ы- число зарегистрированных импульсов; а - измерение вперед; Ь - измерение назад.

Полученные величины коэффициента ага приведены в таблицей Таблица.4. Значения коэффициента асимметрии вперед-назад

III- Заключение

В заключение приводятся основные результаты выполненной работы.

1. Разработан и изготовлен новый детектор для исследований нейтронных реакции с вылетом заряженных частиц на газовых мишенях. С его помощью удалось преодолеть ряд трудностей встречаемых, при использовании детекторов с твердыми мишенями. По сравнению с камерой для образцов на подложках, изготовленная нами камера с газовой мишенью, имеет ряд преимуществ:

• меньший фон;

• отсутствие пиков от реакций на микропримесях 10В и 6Ы содержащихся в веществах твердых образцов и подложках;

• значительно проще, точнее и надежнее определяется число ядер исследуемого образца;

Еп, эВ 0.5 -ТО 150- 260 260 - 350 Резонансная область

_____ СС_

0.02010.009 0.17 ±0.035 0.075 ± 0.025 0.005+0.003

А/

» пики на спектрах частиц, вылетающих из реакций на ядрах газов, не имеют «хвостов» в сторону низких энергий, проявляющихся при измерении реакций на ядрах изотопов, входящих в твердые мишени, из-за конечной толщины последних; > регистрируется полная энергия реакции, включая энергию ядер

отдачи, что существенно для легких ядер. » частицы регистрируются в 4л-геометрии.

!. Получено значение сечения реакции 21Ке(п,а)|80 на тепловых нейтронах, величина, определенная нами как 0.18±0.09 мб, оказалась значительно меньше оценки верхнего порога 1.5 б и значения 98±36 б, полученных другими авторами.

Возможно, это отличие результатов обусловлено тем, что в этих работах не выделялся вклад от реакций (п,р) на и 3Не,

присутствующих как небольшие примеси в газе камеры. В наших измерениях примесь 3Не порядка Ы0-5% приводила к выходу протонов из реакции на 3Не большему, чем выход из реакции на

1. Полученное значение сечения реакции сечения пО(п,а)иС для тепловых нейтронов (233±12)мб хорошо совпало со значением (235±10) мб, получешшм другим методом, рекомендованным в литературе и результатом (236±5) мб, измеренным недавно в работе'3), к Определенное нами значение сечения реакции 36Аг(п,ос)338 на тепловых нейтронов (5,43±0,27) мб совпадает со значением (5.5±0,1)мб измеренным в работе!4!. >. На основании исследований работы созданной камеры с газообразными мишенями, в области резонансных нейтронах на пролетной базе 30м нейтронного спектрометра реактора ИБР-30 сделаны выводы о надежности и применимости методики в области энергии нейтронов до 10 кэВ. При необходимости исследовать область энергий нейтронов больше 10 кэВ, необходимо проводить измерения на нейтронных источниках с более короткой длительностью импульса или на более длинных базах

I/

Впервые проводилось экспериментальное исследование энергетической ависимости коэффициента асимметрии вперед-назад в диапазоне нергии нейтронов до 1кэВ и удалось получить значения этого оэффициента в области

вплоть до рсзонзнся Ьп =398 эВ. Проведено сравнение полученных нами экспериментальных результатов с теоретическими расчетами. Это позволило однозначно выбрать знак эффекта в теоретических расчетах.

1C. Wagemans h .ap., Int. Conf. Nucl. Data for Sci.and.Techn., Ed.G. Reffo,

A.Ventura and C.Grandi (Trieste, 19-24 May 1997. P.I568) I S.F. Mughabghab, Neutron cross-section, vol.1 (Academic, New York, 1981)

8. Получен матричный элемент слабого взаимодействия Mpv=57±17 мэВ, и который практически совпадает с оценкой 60±20мэВ, полученной в работе И, но существенно расходится с другой оценкой 250±80мэВ из работы!6!.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Testing an ionisation chamber and measurement of (n,p) and (n,a) reaction cross-section,

Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, V.I.Salatski, P.V.Sedyshev, J.Andrzejewski, PJ.Szalanski, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 431(1999)201-207.

2. Search of P-odd and P-even correlations in (n,p) reactions, Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, A.I.Oprea, V.I.Salatski, P.V.Sedyshev, P.I.Szalanski, V.A.Vesna, I.S.Okunev, Nuclear Physics A 654 (1999) 943c-948c.

3. Determination of the forward-backward asymmetry coefficient in «Cl(n,p)«S,

Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, A.I.Oprea, Yu.P.Popov, P.V.Sedyshev, V.I.Salatski, PJ.Szalanski, Proceeding of the VII International Seminar on Interaction of Neutron with Nuclei (ISINN-7) «Neutron Spectroscopy, Neutron Structure and Related Topic», Dubna, May 25-28, 1999, E3-98-212, pp. 229-232.

4. Characteristics of an ionisation chamber for gaseous targets studies, Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, A.I.Oprea, Yu.P.Popov, P.V.Sedyshev, V.I.Salatski, J.Andrzejewski, PJ.Szalanski, Proceeding of the VII International Seminar on Interaction of Neutron with Nuclei (ISINN-7) «Neutron Spectroscopy, Neutron Structure and Related Topic», Dubna, May 25-28, 1999, E3-98-212, pp. 303-307.

5. Angular correlations in 35Cl(n,p)35S reaction,

Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, A.I.Oprea, P.V.Sedyshev, V.I.Salatski, Second International Yugoslav Nuclear Society Conference (YUNSC'98), Belgrade, September 28- Octoberl, 1998.pp.565-574.

6. Test of an ionisation chamber on resonance neutrons, Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, P.V.Sedyshev, V.I.Salatski, J.Andrzgewski,

PJ.Szalanski, JINR communication, P15-99-211 (1999).

7. Theoretical and experimental study of the forward backward asymmetry coefficient in 35Cl(n,p)35S,

Yu.M.Gledenov, R.Machrafi, A.I.Oprea, P.V.Sedyshev, V.I.Salatski, IV Conference of Young Scientists and Specialists, 31- Jan-4 February 2000, Dubna Russia.

И A.Antonov, V.A.Vesna et alt., Pism'a ZhETF.40 (1984) 209. M M. Avenier et al., Nucl. Phys A436 (1985) 83.

Рукопись поступила в издательский отдел 19 апреля 2000 года.