Структура ядер 1f-2p оболочки тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына

СТРУКТУРА ЯДЕР 1{-2р ОБОЛОЧКИ

Специальность 01.04.16 -физика атомного ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

имени М.В. Ломоносова

На правах рукописи

0034860

Комаров Сергей Юрьевич

- 3 ДЕК 2009

Москва - 2009

003486012

Работа выполнена в Отделе электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер НИИ ядерной физики МГУ имени Д.В. Скобельцына.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук

Игорь Николаевич Бобошин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Леонард Александрович Малов (ОИЯИ, Дубна) доктор физико-математических наук, профессор

Наталья Семеновна Зеленская (НИИЯФ МГУ)

Ведущая организация:

Институт ядерных исследований РАН,

117312, Москва, проспект 60-летия Октября, д. 7а

Защита состоится « 18 » декабря_2009 года в « 15 » часов на заседании

совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д501.001.77 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 5, «19 корпус НИИЯФ МГУ», аудитория 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ.

Автореферат разослан

«1(2»

№

2009 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д501.001.77 доктор физико-математических наук, профессор

Страхова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Модель оболочек является основой современного понимания структуры атомного ядра. В рамках этой модели большое значение имеет волновая функция основного состояния ядра, которая может быть представлена в терминах чисел нуклонов, заселяющих отдельные подоболочки. Такие волновые функции вместе с энергетическими положениями состояний одночастичного гамильтониана ядра несут прямую информацию об оболочечной структуре ядра. Полученная экспериментально информация такого типа позволяет провести эффективную проверку предсказаний различных теоретических моделей.

Надежные данные по одночастичной структуре основных состояний ядер в настоящее время могут быть получены, прежде всего, в реакциях однонуклонной передачи, т.е. в реакциях срыва и подхвата нуклонов. Однако при извлечении данных из результатов экспериментов этого типа, как правило, возникают разного рода систематические ошибки, снижающие ценность и информативность данных.

В Отделе электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер НИИЯФ МГУ был разработан математический метод совместного анализа данных ядерных реакций по срыву и подхвату нуклона, а также соответствующий комплекс программ для его реализации. С использованием названных средств были получены параметры протонных и нейтронных подоболочек ядер начала 1 Мр оболочки - "П, Сг, Ре. В последующих работах подобные результаты получены для других изотопов - Са, №, Бг, Ъ\, Бп. По мере продвижения в область середины \f-2p оболочки стал ясен сложный характер оболочечной структуры исследуемых ядер. В них заполняемая подоболочка расположена очень близко к соседним подоболочкам и происходит интенсивное смешивание конфигураций. Более сложная исследуемая структура приводит к необходимости решать более сложные задачи по анализу данных. Насущной задачей стала модернизация имеющегося комплекса программ и на его основе дальнейшее изучение структуры атомных ядер с привлечением наиболее точных и достоверных спектроскопических данных.

Цели работы. Целью диссертационной работы являлось получение количественных характеристик структуры (заселенностей и энергетических положений подоболочек) ядер середины 1 {-2р оболочки и нахождение закономерностей заполнения нуклонных подоболочек в указанных ядрах.

Основные результаты диссертационной работы.

Создан новый программный комплекс для реализации метода совместного анализа данных реакций срыва и подхвата. Новизна разработанного комплекса состоит в создании возможностей проверки всех гипотез значений полного переданного момента у и гибкого управления и контроля над всеми этапами вычислений, что приводит к существенному повышению эффективности расчетов. Созданный программный комплекс позволяет на основе экспериментальных данных реакций однонуклонной передачи и данных о спинах и четностях уровней получать точные и надежные значения энергий и заселенностей ядерных подоболочек.

1. Получены новые данные - энергии и заселенности протонных подоболочек ядер 58,6о,62.64№; 64,66.68^ и нейтронных ПОд0болочек ядер 50Т1, 52Сг, «Ре, 'ММИ«^ "■"•"^п.

Кроме того, для некоторых из указанных ядер определены энергии Ферми, значения щелевых параметров и фрагментационных ширин распределения спектроскопических сил.

2. Обнаружено и количественно описано явление вырождения нейтронных подоболочек 2рж, 1/5/2, 2р\п в ядрах 58,60,бг'64№, которое проявляется в их близком энергетическом положении и в приблизительно равномерном распределении нейтронов по ним.

3. Показано, что энергии и заселенности протонных подоболочек изотопов 58 б0-62'64]^[ соответствуют классической оболочечной модели с присутствием небольшой доли состояний, возникающих благодаря конфигурационному смешиванию.

4. Установлено, что заполнение нейтронных подоболочек в ядрах 64'66,68-70гп характеризуется большой степенью смешивания одночастичных состояний. При увеличении числа нейтронов в изотопах Хп нейтронная подоболочка \g4r1 интенсивно заполняется, и в 702п на ней находится порядка 2 нейтронов. Энергетическая щель между подоболочками 2р\п и 1 в ядре 1а7.п значительно меньше аналогичной щели в 68№. Полученные результаты позволили связать особенности одночастичной структуры и имеющиеся данные об энергиях первых возбужденных состояний 2* и параметрах деформации ядер №, '¿п.

5. Обнаружено, что энергетические положения протонных подоболочек изотопов Zn в целом соответствуют классической оболочечной модели. При этом смешивание конфигураций приводит к образованию большого числа вакансий на низколежащей подоболочке 1/7/2 и заполнению подоболочек выше 2рга- Особенно сильно этот эффект наблюдается у изотопа 7,п, в меньшей степени у изотопов

6. На основании результатов сравнительного анализа полученных данных о протонной структуре изотопов № и с имеющимися в литературе данными было установлено, что причиной имеющихся расхождений является недооценка в ранних работах роли ядерных уровней с высокими энергиями возбуждения и использование необоснованных ограничений на физические значения переданного полного момента у.

На основании сравнения полученных данных о нейтронной структуре изотопов

58 60 62,64*

N1 с результатами расчетов в рамках трех модельных подходов установлено, что наилучшее согласие демонстрируют дисперсионно-оптическая модель (ДОМ) и оболочечная модель Монте-Карло (МСБМ), и в меньшей степени - релятивистская модель среднего поля (РМСП).

Научная новнзна работы. Получены новые, достоверные и взаимосогласованные данные об оболочечной структуре стабильных четно-четных изотопов Хп, N1, ядер 50"П, 52Сг, 54Ре. Обнаружены ранее неизвестные особенности заполнения подоболочек в

тт 64 66 68 70г7 ~ 68*7

указанных ядрах. Для изотопов ¿п параметры нейтронных, а для Zn параметры

протонных подоболочек получены впервые.

Практическая ценность работы. Создан новый программный комплекс для реализации метода совместного анализа данных реакций срыва и подхвата, позволяющий получать точные и надежные значения энергий и заселенностей ядерных подоболочек. Полученные в работе численные характеристики структуры ядер 1£-2р оболочки могут применяться для проверки верности предсказаний моделей атомных ядер.

Личный вклад автора. Основные результаты, представленные в диссертации (новый программный комплекс, новые данные - параметры нуклонных подоболочек, анализ полученных данных), получены самим автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 4-х научных статьях, представлены в 5 тезисах докладов и докладывались на следующих конференциях:

• 57-я Международная конференция по проблемам ядерной спектроскопии и структуры атомного ядра «Ядро - 2007.Фундаментальные проблемы ядерной физики, атомной энергетики и ядерных технологий» (2007, г. Воронеж),

• 58-я Международная конференция по проблемам ядерной спектроскопии и структуры атомного ядра «Ядро - 2008. Проблемы фундаментальной ядерной физики. Разработка ядерно-физических методов для нанотехнологий, медицинской физики и ядерной энергетики» (2008, г. Москва),

• 59-я Международная конференция по проблемам ядерной спектроскопии и структуры атомного ядра «Ядро-2009. Фундаментальные проблемы и прикладные аспекты ядерной физики: от космоса до нанотехнологий» (2009, г. Чебоксары).

Полный список публикаций (9 работ) приведен в конце автореферата.

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержит 132 страницы, 25 рисунков, 18 таблиц. Список литературы содержит 154 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Глава 1 посвящена описанию физики ядерных реакций срыва и подхвата нуклонов, особенностей извлечения физических величин из данных реакций, выяснению факторов, приводящих к неопределенностям в экспериментальных данных. В ней изложен метод совместного анализа данных, полученных в экспериментах по нуклонному срыву и подхвату. В этой главе также приводятся сведения о базах ядерных данных, использованных в ходе исследования ядерной структуры в диссертационной работе.

В 81.1 дается общее описание прямых ядерных реакций срыва и подхвата нуклона. Важнейшая характеристика, измеряемая в реакциях срыва и подхвата нуклона -спектроскопический фактор, или, с точностью до коэффициентов, спектроскопическая сила образовавшегося состояния конечного ядра. Числа заполнения и энергии нуклонных подоболочек определяются простыми и энергетически взвешенными суммами спектроскопических сил, соответственно.

В §1.2 разбираются основные источники систематических ошибок в данных реакций однонуклонной передачи. Основные источники неопределенностей в спектроскопических данных следующие:

• ошибки в нормировке спектроскопических сил 5/,

• ошибки в определении полного момента у переданного нуклона. Результатами являются наличие больших, порядка 20 - 30 % и более, погрешностей в

значениях спектроскопических сил и несогласованность данных срыва и подхвата.

В §1.3 подробно изложен метод совместного анализа данных. Метод состоит в согласовании данных экспериментов срыва и подхвата на одном начальном ядре и данных о спинах-четностях состояний конечных ядер реакций, для чего используются модельно-независимые правила сумм и перенормировка спектроскопических сил. Метод позволяет уменьшить систематические ошибки в данных такого рода, в результате точность согласованных данных повышается до 10% и появляется возможность надежно определять параметры нуклошшх подоболочек, прежде всего - энергии и заселенности.

§1.4 содержит краткий обзор баз данных (ЕКЗЦК, ЫБК, N110АТ и др.), содержащих наиболее полные экспериментальные и оцененные спектроскопические данные, а также библиографическую информацию. Информация из этих баз данных была использована в представленной работе.

В Главе 2 представлено подробное описание новой программной реализации метода совместного анализа данных экспериментов по изучению реакций срыва и подхвата, сделанной автором диссертационной работы, которая представляет собой результат модернизации и дальнейшего развития программного алгоритма метода, разработанного ранее.

В $2.1 изложены ключевые особенности модернизации компьютерного обеспечения

метода совместного анализа данных. Модернизация состоит в автоматизации всех процессов расчета и в создании возможностей гибкого управления и контроля над всеми этапами вычислений, что повышает скорость и точность расчетов. В частности, в процессе вычислений происходит полный перебор и проверка всех возможных значений переданного момента / В результате модернизации создал новый программный комплекс Са1сЫис1811е1Ь.

В $2.2 подробно рассматривается работа нового программного комплекса Са1сЫис18Ье11з. Приводится алгоритм и последовательность операций обработки при использовании данного программного комплекса. (Рис. 1).

; даюше \ / АЛорЛ. \ I реакции \ : \

данные ; реакции \ | догмата I

\

основная программа QtliNurfSkelb.exe \

/

ре!ультат 1

регулътат 2

ре гуль гат

3

С итоговые данные

результаты с альтернативными настройками программного комплекса

Рис. 1. Алгоритм работы программного комплекса.

Комплекс состоит из пяти отдельных программ:

□ две программы подготовки первичных файлов для основной программы комплекса -ProlAnew.exe и Pro2new.exe;

□ основная программа комплекса, обеспечивающая совместную нормировку спектроскопических сил реакций по срыву и подхвату нуклона - CalcNuclShells.exe;

□ две программы обобщения результатов, полученных программой CalcNuclShells.exe при разных параметрах расчета и при различных данных однонуклонных реакций -Pro4.exe и Pro5.exe.

Работа программного комплекса состоит из нескольких подготовительных этапов (работа программ ProlAnew.exe и Pro2new.exe), непосредственно самого вычисления (выполнение программы CalcNuclShells.exe) и обобщения результатов программами Pro4.exe и Pro5.exe.

В §2.3 определены критерии выбора физических решений из полного множества решений, возникающих вследствие перебора всех возможных вариантов значений переданного момента / Разработанный программный комплекс Са1сЫис18Ье1Ь был использован для получения новых результатов о структуре ядер.

Глава 3 посвящена исследованию протонных оболочек ядер середины 1£-2р оболочки на основании совместного анализа данных экспериментов срыва и подхвата нуклонов с использованием программного комплекса Са1сМис13Ье11з.

В ходе выполнения диссертационной работы получены заселенности и энергии протонных и нейтронных подоболочек ядер 58'б0- 62' 64№ (§3.1, Рис. 2-4),64'66-68' ™2п (§3.4. Рис. 7-8), нейтронных подоболочек 50"П, 52Сг, 54Ре (83.2. Рис. 5). Полученные в данной и в более ранних работах результаты позволили установить систематику энергий протонных подоболочек четно-четных изотопов N1 (§3.3. Рис. 6). Для изотопов 58, 60'62,64№ получены энергии Ферми -£,, и значения щелевых параметров Д поверхности Ферми нейтронных и протонных состояний и фрагментационные ширины протонных состояний.

Проведен анализ полученных данных, найдены особенности заполнения и взаимного расположения нейтронных и протонных подоболочек указанных ядер, показана их связь с другими наблюдаемыми свойствами: энергиями возбужденных состояний, параметрами деформации, спинами и четностями основных состояний.

Анализ полученных данных для нейтронных подоболочек изотопов 58, 60,62' 64№ в §3.1 показывает, что в изотопах 38-6062-641\([ ПрИ увеличении числа нейтронов N заполняются, главным образом, 3 нейтронных подоболочки: 2рш, 1/5/2 и 2р\п (Рис. 2). В указанных изотопах условная граница между заполненными и пустыми подоболочками оказывается сильно размытой. Каждая добавленная пара нейтронов приблизительно равномерно распределяется по подоболочкам 2руп, \fsri, 1рм, и дополнительно в двух последних изотопах начинается заполнение более высоких подоболочек 1 §9/2 и

-4000

-8000

Я

ьГ

-12000

-16000 -20000

Эффект параллельного заполнения подоболочек заметен на качественном уровне при рассмотрении спектроскопических сил состояний соответствующих изотопов, и результаты, полученные в диссертационной работе, дают его количественную оценку.

Сильное смешивание заселенностей нейтронных подоболочек 2рзп, 1/5/2, 2рщ в изотопах 58- 60' 62' "N1 сопровождается близкими значениями энергий названных подоболочек (см. рис 2), что свидетельствует о значительной степени вырождения. Вырождение нейтронных подоболочек 2рж, 2рш, 1/5/2 в ядрах 58'60'''2,64№ предсказывается теоретическими вычислениями в рамках оболочечной модели Монте-Карло. Таким образом, в диссертационной работе на основе экспериментальных данных подтверждено наличие вырождения названных подоболочек в изотопах №.

Мьп. '

'№! I-

• 2рм [........" .....

2рт --:-г' ^ ■*• 12 3.1

1/м г-

1/7/2

7.1

Ыт

58№ 60№ "N1 64Ы1

Рис. 2. Энергии нейтронных подоболочек изотопов N1 (кэВ). Над или под изображениями подоболочек указаны числа нейтронов на них.

На рис. 3 приведены данные о поверхности Ферми для нейтронных подоболочек б4№. Точками обозначены значения заселенностей и одночастичных энергий соответствующих подоболочек. Видно, что связь динамики заселенностей подоболочек и их энергий хорошо описывается в рамках аппроксимации ВОЭ - кривыми, соответствующими наличию спаривания. При увеличении атомного веса А изотопов № происходит последовательное увеличение энергии Ферми и систематическое и значительное уменьшение параметра щели Д, отражающего степень крутизны спада поверхности Ферми. Уменьшение параметра щели Д с увеличением А объясняется, по нашему мнению, сильной размытостью границы заполнения подоболочек 2рщ, 1/м, 2/>ш.

1 1 1 1 1

1/5,-2 А

3

а 0.5 1 2/71/2

--0 ,

0 1 1 1 1

-20 -15 -10 -5 0 5

Е, МэВ

• • • экспериментальные заселенности

- аппроксимация функцией ВСБ

.......энергия Ферми

Рис. 3. Поверхность Ферми нейтронных подоболочек ядра м№ (пи и Е - относительные заселенности и одночастичные энергии подоболочек,

соответственно).

В (¡3.1 также выполнен анализ протхмшых подоболочек ядер 58, 60, 62' 64К1 Заселенности и энергетические положения подоболочек данных ядер представлены на Рис. 4.

-2000

-7000

а

а

-12000

-17000

-22000 ■ Рис. 4.

Поскольку изотопы N1 имеют заряд Ъ = 28, то, согласно модели с последовательно заполняемыми низшими подоболочками, данные ядра должны иметь полностью заполненную оболочку 1 с1т (6 протонов), полностью заполненную подоболочку 1/т (8 протонов), а оболочки 2р3л, 1/5/2 и должны быть пустыми. Результаты, полученные в диссертационной работе, в целом соответствуют такой картине с определенными отклонениями. Относительные заселенности низкорасположенных подоболочек 2*1/2 и \dji7 близки к единице. Относительная заселенность подоболочки \/тсоставляет в разных изотопах от 87% (60№) до 92% (58№), а заселенность 2рш колеблется от 8% (58№) до 23% (62№). Оболочечная щель между 1/7д и 1рт, соответствующая магическому числу Z = 28, составляет от 4.5 до 7.2 МэВ.

Абсолютные значения энергии Ферми —ЕР увеличиваются с увеличением числа N в изотопах, поскольку положения подоболочек становятся глубже с увеличением числа нейтронов. Щелевой параметр Д для всех изотопов остается приблизительно одинаковым

2/4/2 °°

2рш I-

1/7,1 I-

14/2 =

1^9/2

Р—Ч

37

1^5/2

"N1

60№

,4№

Энергии протонных подоболочек изотопов № (кэВ). Над или под изображениями подоболочек указаны числа протонов на них.

в диапазоне 2.4 - 2.8 МэВ. Исключение составляет значение Д, полученное для 58№ на основе данных 58Ы1(с1, п). Постоянство щелевого параметра говорит об одинаковой степени смешивания одночастичных протонных состояний в изотопах 58№, 60№, 62Щ и№.

Для нейтронных подоболочек 50ТЦ 52Сг, 54Ре (§3.2. рис. 5) совместный анализ данных экспериментов двух типов с достаточно высокой точностью приводит к расположению

о -

.20000 -

50Т1 52Сг 54ре

Рис. 5. Энергии нейтронных подоболочек ядер 50Т1,52Сг, 54Ре (изотоны с//= 28) (кэВ). Над или под изображениями подоболочек указаны числа нейтронов на них.

подоболочек, которое, в целом, близко к предсказаниям модели оболочек с последовательным заполнением низших состояний. Число N-28 является магическим. На рис. 5 хорошо видны большие энергетические щели над подоболочкой 1/7/2, характерные для магических ядер, заселенности Ызд и 1/7/2 близки к 100%, а заселенности подоболочек выше 1/7/2 незначительны.

В $3.3 представлены значения энергий одночастичных протонных состояний изотопов 48№, 50№, 5гЬП, 54№, полученные проф. Е.А. Романовским, к.ф.-м.н. О.В. Беспаловой и др. при помощи соотношений, связывающих характеристики зеркальных ядер. В основу были положены данные об энергиях подоболочек соответствующих изотонов, полученные как в §3.2 настоящей диссертационной работы, так и в более ранних работах с использованием метода совместного анализа данных. Объединение найденных таким образом значений с данными об энергиях, полученными

Рис. 6. Энергии протонных подоболочек ядер 48-50- 52>54-58-60-62- 64]чГ1 (кэВ).

непосредственно из данных срыва и подхвата в настоящей диссертационной работе, позволяет получить динамику изменения энергий протонных подоболочек для большого количества изотопов N1 (см рис. 6).

§3.4 посвящен получению и анализу новых данных о протонной и нейтронной

„ 64,66,68,70т структуре изотопов ¿п.

В целом полученная картина энергетического положения протонных подоболочек изотопов 64,66, ^Тл. близка к традиционной (см. рис. 7). Наиболее полные результаты получены для изотопа Для изотопа 7"/п результаты отсутствуют в силу недостатка экспериментальных данных. В изотопе м2п энергетические промежутки между подоболочками Ызя и 1/7/2, а также между подоболочкой 1/7/2 и группой подоболочек 2рт,

1/5/2,1рт, значительны и равны соответственно 2.6 и 2.9 МэВ. В рамках модели оболочек они ассоциируются с магическими числами Z = 20 и X = 2В соответственно. Группа подоболочек 2руг, 1/5/2. 1р\п расположена в изотопах Zn компактно в диапазоне 1-1.4 МэВ. Заселенность подоболочки 2рж в MZn близка к традиционной, при этом наблюдается довольно высокая заселенность подоболочек l/sn, 2рм.

Особенностью полученных результатов является малая заселенность подоболочки I/7/2 в ядре MZn. Число вакансий на 1/м составляет ~ 1.4, что является нетривиальным фактом, если учесть глубокое расположение подоболочки I/7/2. Большое количество

-4000

-6000

са

2 -8000 ьГ

-10000

-12000

Рис. 7. Энергии протонных подоболочек ядер 64, 66, 6!гп (кэВ). Над или под изображениями подоболочек указаны числа протонов на них. Рядом в круглых скобках-числа протонов согласно оболочечной модели с последовательным заполнением низших состояний.

вакансий следует из значительной суммы спектроскопических сил переходов с / = 3 на состояния ядра б5Са в реакции срыва нуклона. Эти переходы, согласно данным реакции ^п^ЬЛ^Не) и согласно проведенному в диссертационной работе анализу на основе правил сумм, соответствуют передаче момента / = 7/2.

Заселенность и энергию протонной подоболочки ^ад в изотопах 7л можно оценить приблизительно. Данные подхвата на изотопах б4Zn и 66Ъп показывают наличие переходов с / = 4 в районе энергий возбуждения 2.5 МэВ и приводят к оценке 0.03 - 0.04 минимальной вероятности заполнения подоболочки 1^9/2- Для б8' 702п полученные в

14

\fs/l 1.3 (О) 1рш 0.5 (0)

2рт-IL-ЕЦ V

0.8 (0)

0.4 (0)

1.6 (2)

0.3 (0)

0.3—щ;

1.8 (2)

1/7/2

6.6 (8)

(4)

Zn

Zn

"Zn

реакциях подхвата энергии возбуждения недостаточны для оценки заселенностей. Данные срыва на 64,66,68,10Хп говорят о том, что она расположена выше 2 МэВ относительно 1/5/2-

В §3.4 анализируется также нейтронная структура изотопов 64, 66" 68' nZn. Числа заполнения нейтронных подоболочек изотопов 64, б6, 68' 1аЪа (рис. 8) свидетельствуют о сильном смешивании одночастичных состояний. Оно выражается в плавном спаде заселенностей при уменьшении глубины расположения подоболочек. Так, например, числа нуклонов на подоболочках 7ръп и 1/5/2 в изотопах 64Zn и 662п приблизительно равны друг к другу. Особым образом сильное смешивание проявляет себя в динамике заселения нейтронами подоболочек в изотопах Zn при увеличении числа нейтронов. Каждый последующий четно-четный изотоп отличается от предыдущего двумя дополнительными нейтронами.

-2000

-4000 -6000

М &

14

-8000

-10000

-12000

Рис. 8. Энергии нейтронных подоболочек ядер 64' 66' 68' 70Zn (кэВ). Над или под изображениями подоболочек указаны числа нейтронов на них, полученные в диссертационной работе. Рядом в круглых скобках - числа нейтронов согласно оболочечной модели с последовательным заполнением низших состояний.

Полученные результаты показывают, что пара добавленных нейтронов в среднем распределяется по нескольким верхним подоболочкам приблизительно равномерно. Можно сказать, что заполнение подоболочек в таких случаях происходит параллельно. Подобный эффект сильного смешивания состояний был обнаружен при исследовании

3^1/2

0 (0)

нейтронных подоболочек ядер 58,60, б2' б4№ (§3.1). То, что порядок заполнения подоболочек отличается от последовательного, в обоих случаях приводит к необычной последовательности спинов основных состояний соседних нечетных изотопов. Спины -четности основных состояний ядер63'65'67' 69Zn равны 3/2", 5/2", 5/2", 1/2" соответственно.

Особый интерес представляют данные о заселении нейтронами подоболочки Igm в исследуемых изотопах Zn. По мере увеличения числа N нейтронов в изотопах число нейтронов на подоболочке 1 g^n также постепенно увеличивается. Из полученных результатов следует, что в 64Zn эта подоболочка пуста, а в 70Zn на ней находится почти 2 нейтрона. Согласно оболочечной модели без учета эффектов спаривания и других остаточных взаимодействий, во всех рассмотренных ядрах заселенность подоболочки Xgwi должна быть равна нулю.

Большое значение имеют энергии одночастичных состояний нейтронов ядер 64, б6, 68, 70Zn. Полученные результаты подтверждают наличие значительной ~ 3.2 МэВ энергетической щели между подоболочками \gm и 3j[/2 в изотопе 64Zn, соответствующей магическому числу N = 50. Подоболочки внутри оболочки N = 29 - 50 в изотопах Zn расположены в диапазоне шириной ~ 5 МэВ, при этом взаимное энергетическое расположение различных подоболочек изменяется с изменением числа N нейтронов в изотопе.

Эволюция оболочечной структуры позволяет объяснить важные наблюдаемые свойства ядер Ni и Zn. Из данных по энергиям первых возбужденных состояний 2+ Е(2+\) следует ясно выраженная особенность: в ядре 68Ni имеется значительный максимум, в то время как в других ядрах при N = 40 максимума нет. На основании этих наблюдений ядро 68Ni отнесено к неклассическим магическим ядрам с парой (Z, N) = (28, 40). Полученные в диссертационной работе результаты согласуются с вышеперечисленными фактами и проясняют механизм исчезновения магических свойств числа N = 40 в изотопах Zn. Его суть состоит в повышении энергетического положения нейтронной подоболочки 1р\п относительно соседних подоболочек при увеличении числа нейтронов N, что приводит к значительному уменьшению энергетической щели между 2рт и 1#9д. Эта щель составляет, согласно настоящей работе, около 0.7 МэВ в ядре ™Zn, и, согласно имеющимся оценкам, 3.2 МэВ в ядре 6SNi. Вкупе с большой заселенностью нейтронной подоболочки в ядре 70Zn обнаруженный эффект приводит к тому, что, в отличие от изотопов Ni, число N- 40 не является магическим числом для изотопов Zn.

В Главе 4 проводится сравнение полученных в диссертационной работе данных с результатами других экспериментальных и теоретических работ.

В §4.1 проводится сравнение полученных данных по протонным подоболочкам 58№, 60№, "N1, 64№ с результатами работы [РЬуз.Яеу. С47, 2113 (1993)], основанными на анализе экспериментальных данных. Проведенный сравнительный анализ показал большую универсальность применяемого в диссертационной работе метода: в его рамках учитываются все возможные физические значения переданного полного момента / для каждого перехода. При определенных комбинациях / решения, получаемые в рамках подхода [РЬуз.Яеу. С47, 2113 (1993)], являются частными случаями общих решений, получаемых в настоящей работе в рамках метода совместного анализа. Кроме того, при получении параметров протонных подоболочек N1 в диссертационной работе использовался больший массив данных о спектроскопических факторах уровней с высокими энергиями возбуждения.

В §4.2 проведено сравнение полученных данных по протонным подоболочкам 66гп с результатами работы [РЬуз.Кеу. С47, 2113 (1993)]. Данные двух работ в целом соответствуют друг другу. Близкие значения обоих параметров получены для подоболочек 1ръп- Однако имеют место некоторые различия. Вероятность заполнения подоболочки 1/7/2 в ядре í'iZa, согласно цитируемой работе, равна 1, что расходится со значением 0.83, полученным в диссертационной работе (см. §3.4).

Наиболее сильно отличаются значения энергий подоболочек 1 £/3/2 в мЪл и заселенности 1в ы~ и7,п, полученные в [РЬуз.Ксу. С47, 2113 (1993)] и в диссертационной работе. Значения энергий \ctin. различаются приблизительно на 4 МэВ. Расхождение связано с тем, что в [РЬуз.Яеу. С47, 2113 (1993)] используются данные из реакций подхвата 642п((1,3Не) и 662п(с1,3Не), соответственно, в то время как в диссертационной работе использовались данные реакций подхвата и2п(1,а) и 662п(1,а). Анализ, проведенный в диссертационной работе, показал, что использование данных реакций 64/.п(Ч,а) и 66гп(1,а) приводит к более точному выполнению правил сумм, т.е. к большему согласию с экспериментами срыва. Для снятия противоречий между источниками данных необходимы дальнейшие эксперименты по изучению реакций подхвата протонов на ядрах 2п с различными частицами.

Рассмотрение в §4.3 данных по нейтронным подоболочхам 38№, 60№, «N1, и№, полученных в рамках релятивистской модели среднего поля (РМСП), дисперсионно-оптической модели (ДОМ) и оболочечной модели Монте-Карло (МСЭМ) показывает, что представленные модели в целом адекватно описывают параметры нейтронной оболочечной структуры ядер 58-60-62- 64>П вблизи энергии Ферми, полученные на основании данных экспериментов срыва и подхвата (см. рис. 9). Во всех представленных случаях отчетливо наблюдаются значительный энергетический промежуток между отдельной подоболочкой 1/7/2 и подоболочками 1/5/2, 2/71/2, 2/71/2, которые образуют группу близко расположенных состояний. Диапазоны энергий, в котором заключены указанные три подоболочки, приблизительно одинаковы для всех представленных случаев. Более детальное рассмотрение количественных характеристик показывает различие между теоретическими подходами между собой и по сравнению с данными, полученными в диссертационной работе, о

«во -еооо

Ш

Г)

к

-12000 -16000 -20000 ■

Рис. 9. Сравнение данных диссертационной работы по одночастичным энергиям Е„^(кэВ) нейтронных подоболочек изотопов № с теоретическими результатами.

Полученные в модели РМСП значения энергий подоболочек 1/5/2, 2рз/г, 2рцг близки полученным в диссертационной работе для 60> 62,64№, различия составляют не более ~ 1 МэВ. Для 58№ различия существенны: так, например, различие энергий \/5а составляет около 2.5 МэВ. Большое расхождение имеет место для величины промежутка между 1/7/2 и

2р1дГ 1/5/2» Ж ж Ж • ж 2/7,0 ж Ж -ж ...

А • 4 ж 2рт\ к. 4 • I \ • "1/в|" 2рт1 ж А 1 * 1/5/2 I 2Р,п • А *

1/7/2, ♦ 1/7/2 » 1/7/2 ♦ 1/7/2 ♦

♦ ♦ ♦ ♦

иаст.р. мсвм рмсп ДОМ наст.р. мсбм рмсп дом наст.р. МСБМ рмсп дом наст.р. мс5м рмсп ДОМ 58№ 60№ 62№ 64№

вышележащими подоболочками 1/5,7, 2рт, 2рт в 58№: он составляет 8.4 МэВ согласно модели РМСП и 4.7 МэВ согласно полученным в настоящей работе данным .

Значения энергий подоболочек, полученные в рамках ДОМ, демонстрируют хорошее соответствие с результатами диссертационной работы. Вычисленные энергии подоболочек 1/5/2, 2рга, 2рт в для всех изотопов совпадают с экспериментальными в пределах погрешностей. Взаимное расположение подоболочек 1/5/2 и 2рш, найденное в диссертационной работе, отражается только в данных, вычисленных с помощью ДОМ.

Полученные в диссертационной работе данные в целом с хорошей точностью подтверждают основные результаты, полученные в рамках оболочечной модели Монте-Карло (МСЭМ). Наблюдается совпадение энергий подоболочки 1/7/2 в пределах 0.4 МэВ. Из расчетов по МСЭМ следует, что уровни 1/5/2, 2рш, 2рт в значительной степени являются вырожденными. Этот результат хорошо подтверждается полученными данными. Общий диапазон энергий, в котором заключены указанные 3 уровня, полученный в расчетах по модели МСЭМ, составляет 2-3 МэВ. Согласно результатам настоящей работы, для 60, 62' б4№ диапазон даже несколько меньше, порядка 1 - 2 МэВ, т.е. вырождение еще более сильное, чем предсказывает модель МСвМ.

Таким образом, результаты всех трех рассматриваемых теоретических подходов в общих чертах подтверждаются данными, полученными их экспериментов. Значения одночастичных энергий подоболочек 1/5/2, 2ръп, 2рю и их порядок следования, наиболее близкие к полученным на основе экспериментальных данных, дает дисперсионно -оптическая модель ДОМ. Оболочечная модель Монте-Карло (МС8М) хорошо описывает энергии подоболочки 1/7/2 и в целом группы подоболочек 1/5/2, 2рм. 2р\а- Однако энергии отдельных подоболочек внутри этой группы и их последовательность в некоторых случаях отличаются от экспериментальных. Модель РМСП в целом довольно точно описывает группу подоболочек 1/5/2, 2рт, 2рт, однако значения энергии подоболочки 1/7/2 и энергетической щели между этой подоболочкой и группой 1/5/2, 2рт. 2р\п значительно отличаются от полученных в диссертационной работе. Указанные отличия выходит за рамки экспериментальных ошибок.

В Заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. О.В. Беспалова, И.Н. Бобошин, В.В. Варламов, Т.А. Ермакова, Б.С. Ишханов, С.Ю. Комаров, Е.А. Романовский, Т.И. Спасская, Т.П. Тимохина. Анализ новых данных по одночастичной структуре ядер середины If - 2р оболочки в рамках дисперсионной оптической модели. Известия РАН, Серия физическая, 72, №6 (2008) 896-902.

2. И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, Б.С.Ишханов, С.Ю.Комаров, Е.А.Романовский. Структура оболочек новых магических ядер: систематика свойств. Известия РАН, серия физическая, 72, №3 (2008) 308-314.

3. О.В.Беспалова, И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, Т.А.Ермакова, Б.С.Ишханов, С.Ю.Комаров, Х.Коура, Е.А.Романовский, Т.И.Спасская. Энергии одночастичных протонных состояний If и 2р в изотопах 58> б0' 62, 64Ni. Известия РАН, серия физическая, 73, №6, (2009) 867-870.

4. И.Н. Бобошин, С.Ю. Комаров. Параметры одночастичной структуры изотопов 64,66, 68> 70Zn. Известия РАН, серия физическая, 73, №11, (2009) 1541-1547; И.Н. Бобошин, С.Ю. Комаров. Параметры одночастичной структуры изотопов б4'66'68-70Zn. Препринт НИИЯФ МГУ № 2009-6/850, (2009).

5. O.V.Bespalova, I.N.Boboshin, T.A.Ermakova, B.S.Ishkhanov, S.Yu.Komarov, E.A.Romanovsky, T.I.Spasskaya, T.P.Timokhina, V.V.Varlamov. New Data on Single-Particle Structure of Nuclei from the Middle of lf-2p-Shell. LVII International Conference on Nuclear Physics NUCLEUS 2007 "Fundamental Problems of Nuclear Physics, Atomic Power Engineering and Nuclear Technologies", June 25 - 29, 2007, Voronezh, Russia. Book of Abstracts. ISBN 598340052-5. Saint-Petersburg, 2007, p. 97.

6. O.V.Bespalova, I.N.Boboshin, T.A.Ermakova, B.S.Ishkhanov, S.Yu.Komarov, E.A.Romanovsky, T.I.Spasskaya, T.P.Timokhina, V.V.Varlamov. Analysis of Single-Particle Structure of Double Magic Nucleus 2048№го by Dispersive Optical Model. LVII International Conference on Nuclear Physics NUCLEUS 2007 "Fundamental Problems of Nuclear Physics, Atomic Power Engineering and Nuclear Technologies", June 25 -29, 2007, Voronezh, Russia. Book of Abstracts. ISBN 598340052-5. Saint-Petersburg, 2007, p. 98.

7. И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, Б.С.Ишханов, С.Ю.Комаров. Оболочечная структура легких и средних ядер: новые данные и их анализ. Развитие метода получения оболочечкых параметров из спектроскопических данных. Сборник тезисов докладов. 58 Международная конференция по проблемам ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра «Дцро-2008». 23 - 27 июня 2008 г., ISBN 978-5-98340-211-

9, г. Москва Издательство Санкт-Петербургского государственного университета, 2008, с. 67-68.

8. О.В.Беспалова, И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, Т.А.Ермакова, Б.С.Ишханов, А.А.Климочкина, С.Ю.Комаров, Е.А.Романовский, Т.И.Спасская. Исследование нейтронной оболочечной структуры ядер 58, 60' 62' 64Ni в рамках модели среднего поля с дисперсионным оптическим потенциалом. Тезисы докладов 59-й Международной конференции «Ядро - 2009» (59 Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра), Санкт-Петербург, 2009, с. 78.

9. О.В.Беспалова, И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, Т.А.Ермакова, Б.С.Ишханов, С.Ю.Комаров, Е. А. Романовский, Т.И.Спасская. Энергии одночастичных

58,60 62, 64т -т. сп ~

нейтронных и протонных состоянии в изотопах /п. 1езисы докладов 59-и

Международной конференции «Ядро - 2009» (59 Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра), Санкт-Петербург, 2009, с. 79.

Подписано в печать 01.11.09 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 875 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Введение

Глава 1. Метод оценки данных реакций однонуклонной передачи.

1.1. Реакции срыва и подхвата нуклонов как средство изучения ядерных состояний.

1.2. Основные источники систематических ошибок в данных реакций однонуклонной передачи.

1.2.1. Ошибки в нормировке спектроскопических сил.

1.2.2. Ошибки в определении полного момента у переданного нуклона.

1.3. Метод совместного анализа данных экспериментов по срыву и подхвату.

1.3.1. Модсльно-независимая нормировка спектроскопических сил ядерных уровней, полученных в реакциях срыва и подхвата нуклонов.

1.3.2. Общая структура компьютерной реализации метода совместного анализа данных.

1.3.3. Применение метода и задачи его дальнейшего развития.

1.4. Использование баз данных для получения наиболее полной экспериментальной и оцененной информации.

Глава 2. Развитие программной реализации метода совместного анализа данных реакций срыва и подхвата.

2.1. Ключевые особенности модернизации компьютерного обеспечения метода совместного анализа данных.

2.2. Работа нового программного комплекса.

2.2.1. Подготовка файлов для программы автоматического перебора всех возможных значений у - CalcNuclShelIs.exe.

2.2.2. Нормировка спектроскопических сил программой CalcNuclShelIs.exe.

2.2.3. Обобщение результатов и графическое отображение полученных решений.

2.3. Проверка на физический смысл полученных решений.

Глава 3. Новые данные об оболочечной структуре ядер начала и середины \i-2p оболочки.

3.1. Оболочечная структура ядер с г=28 60М,62М,64N1).

3.1.1. Нейтронная структура изотопов №.

3.1.1.1. Параметры нейтронных подоболочек 62№.

3.1.1.2. Анализ данных реакций срыва и подхвата нейтронов на ядрах 58№, 60№, 64№.

3.1.1.3. Нейтронные подоболочки ядер 58'б0'б2' 64№.

3.1.2. Протонная структура изотопов №.

3.1.2.1. Анализ данных реакций срыва и подхвата протонов на ядрах 58№, 60№, 621Ч1, 64№.

3.1.2.2. Протонные подоболочки ядер 58'60,62' 64№.

3.2. Нейтронная структура ядер с N = 28 (50Л, 52Сг, 54¥е).

3.2.1. Параметры нейтронных подоболочек 50гП.

3.2.2. Параметры нейтронных подоболочек Сг.

3.2.3. Параметры нейтронных подоболочек 54Ре.

3.2.4. Нейтронные подоболочки в ядрах с N = 28. 84 3.3 Определение значений энергий протонных подоболочек

48м,50т52м, 541\ч на основе данных по зеркальным ядрам.

3.4. Оболочечная структура ядер с Z=30 f4Zn, 662п, 68Zn, 70Zn).

3.4.1. Параметры нуклонных подоболочек м7м.

3.4.2. Параметры нуклонных подоболочек 6<^п.

3.4.3. Параметры нуклонных подоболочек 68Хп.

3.4.4. Параметры нуклонных подоболочек

3.4.5. Протонные подоболочки в ядрах Zn.

3.4.6. Нейтронные подоболочки в ядрах Zn.

Глава 4. Анализ соответствия полученных данных по оболочечной структуре результатам других работ.

4.1. Сравнение полученных данных по протонным подоболочкам

5НМ, 60М, 62М, 64М с результатами работы [75].

4.2. Сравнение полученных данных по протонным подоболочкам 642п, 66Еп с результатами работы [75].

4.3. Сравнение полученных данных с результатами теоретических вычислений.

Модель оболочек [1-2] является основой современного понимания структуры атомного ядра. В рамках этой модели важное значение имеет волновая функция основного состояния ядра, которая может быть представлена в терминах чисел нуклонов, заселяющих отдельные подоболочки. Такие волновые функции вместе с энергетическими положениями состояний одночастичного гамильтониана ядра несут прямую информацию об оболочечной структуре ядра. Полученная экспериментально информация такого типа позволяет провести эффективную проверку предсказаний различных теоретических моделей.

Надежные данные по одночастичной структуре основных состояний ядер в настоящее время могут быть получены, прежде всего, в реакциях однонуклонной передачи, т.е. в реакциях срыва и подхвата нуклонов. Однако при извлечении данных из результатов экспериментов этого типа, как правило, возникают разного рода систематические ошибки, снижающие ценность и информативность данных.

Анализ источников систематических ошибок в данных срыва и подхвата проведен в [3-5]. В этих же работах предложен математический метод совместного анализа данных реакций срыва и подхвата, а также соответствующий комплекс программ для его реализации. В [3-5] с использованием названных средств были получены параметры протонных и нейтронных подоболочек ядер начала П-2р оболочки - 14, Сг, Бе. В последующих работах подобные результаты получены для других изотопов - Са, №, Бг, Ъх, Бп. По мере продвижения в область середины Н-2р оболочки (нейтронные подоболочки ядер Сг, Ре, N1) стал ясен сложный характер оболочечной структуры исследуемых ядер. В них заполняемая подоболочка расположена очень близко к соседним подоболочкам и происходит интенсивное смешивание конфигураций. Задача разделения конфигураций приводит к необходимости решать более сложные задачи по анализу величин полного переданного момента у. Кроме того, более сложная исследуемая структура потребовала увеличения эффективности работы программного комплекса. Для проведения дальнейших исследований с учетом новых требований насущной задачей стала модернизация имеющегося комплекса программ. Актуальность работы определяется необходимостью изучения структуры атомных ядер на основе наиболее точных и достоверных данных о параметрах структуры.

Целью настоящей работы являлось получение количественных характеристик структуры ядер (заселенностей и энергетических положений подоболочек) середины 1£-2р оболочки и нахождение закономерностей заполнения нуклонных подоболочек в указанных ядрах.

В диссертации решались следующие основные задачи:

1. создание нового программного комплекса для реализации метода совместного анализа данных срыва и подхвата на основе модернизации предыдущих программ расчета;

2. определение заселенностей и энергетических положений протонных и нейтронных подоболочек изотопов №, Zn, нейтронных подоболочек 50И, 52Сг, 54Ре; нахождение также других параметров, характеризующих структуру ядер — энергий Ферми, параметров щели, фрагментационных ширин распределения спектроскопических сил;

3. установление закономерностей заполнения нуклонных подоболочек в указанных ядрах, их связи с наблюдаемыми свойствами ядер, сравнение полученных данных с имеющимися результатами.

На основе проведенного исследования, которое включало в себя анализ данных по энергиям, спектроскопическим силам, переданным угловым моментам, полученных в экспериментах по изучению разных реакций однонуклонной передачи, и данных по спинам-четностям состояний в общей сложности для 38 ядер с массовыми числами 49 < А < 71, получены следующие результаты. Найдены заселенности и энергетические положения подоболочек протонных подоболочек ядер

58,60, 62,64^ 64, 66,682п и нейтронных подоболочек ядер 50Т1, 52Сг, 54Ре, 58- 60' 62> 64№, 64'б6' б8' 70гП, причем для ядер 66' б8- 7(% параметры нейтронных, а для 6&Zn параметры протонных подоболочек получены впервые. Установлен характер и динамика заполнения подоболочек в названных ядрах, исследованы зависимости одночастичных энергий от числа нуклонов, причем для изотопов Ъп - впервые. Обнаружено и количественно описано явление вырождения нейтронных подоболочек 2рш, \fbii, 1рт в ядрах 58, 60, б2' 64№. Показана связь особенностей одночастичной структуры ядер N1, Ъп и имеющихся данных об энергиях первых возбужденных состояний 2+ и параметрах деформации, которая объясняет аномалию в систематиках этих данных.

Выполненные исследования расширяют и уточняют современные представления об одночастичной структуре ядер и делают возможной эффективную проверку современных теоретических моделей, основанных на таких представлениях. Методические разработки, сделанные в процессе выполнения работ, представляют самостоятельный интерес, и область их применения может быть расширена. В частности, новый программный комплекс может быть применен для исследования структуры иных ядер.

Основные результаты диссертации докладывались и были представлены в трудах 57-й (2007, г. Воронеж), 58-й (2008, г. Москва), 59-й (2009, г. Чебоксары) Международных конференциях по проблемам ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра.

По теме диссертации опубликовано 4 научные статьи, выпущен 1 препринт.

Диссертация состоит из Введения, четырех ГЛАВ, ЗАКЛЮЧЕНИЯ, списка цитированной ЛИТЕРАТУРЫ.

результаты исследования реакции Ni( He,d) [105, 106]. В данные по подхвату были добавлены 10 высокоэнергетических уровней 59Со из работы [24], которые отсутствовали в явном виде в фонде ENSDF (указана только ссылка на работу [24]).

В итоге были получены решения, характеризуемые точностью выполнения правил сумм 10% и параметрами отклонения числа частиц -1 < О < 1. И, таким образом, в результате расчета получены новые данные - вероятности заполнения и одночастичные энергии протонных подоболочек ядра 60№ (табл. 8).

Протонные подоболочки 62М. Расчет заселенностей и одночастичных энергий нейтронных оболочек 60№ производился на основе данных о спектроскопических силах, спинах и четностях состояний ядер 61Со (подхват) и б3Си (срыв).

В расчете для данных подхвата использовались результаты из реакции 62№(с1,3Не) (основной источник, на который ссылается ЕИЗБР, — [10]), а для срыва - из реакции 62№(3Не,с1) [13, 107, 108]. Дополнительно рассматривались данные реакции подхвата б2№(1;, а) [25, 109]. В ходе исследования были просчитаны отдельно варианты "чистый (с1,3Не)" и "(с1, 3Не) + уровни из реакции 62№(1;, ос)". Для последнего варианта в данные по подхвату были добавлены уровни из N1(1,а) (с учетом нормировочного коэффициента для спектроскопических сил, равного 0.937): [б1Со Е=1682 кэВ 1=3 5у=0.26], [61Со Е=3970 кэВ /=3 £,=0.29]. Полученные результаты обоих вариантов слабо отличаются друг от друга, поэтому в качестве конечного результата представлен их обобщенный результат (табл. 8).

Протонные подоболочки 64АЧ. В данном расчете проводится перенормировка спектроскопических сил для протонной конфигурации 64№ на основе информации о спектроскопических силах, спинах и четностях состояний ядер 63Со(подхват) и б5Си(срыв). В качестве данных подхвата использовались результаты реакции 64№(с1,3Не) [26, 27], а в качестве данных срыва - результаты из 64№(3Не,с1) [13]. Для уровня [63Со Е=1668 кэВ 1=5 5,=0.17,40.54] реакции 64№(с1,3Не) считались два варианта равным 0.17 и 0.54, соответственно (вероятная опечатка в фонде ЕМБОР). Для состояний

65Си Е=10750 кэВ

3 5^2.5] и [б5Си Е=13090 кэВ 1=3 5^=0.6] было принято значение у=5/2, в соответствии с комментариями Е^БР в документе реакции. Результаты представлены в табл. 8.

3.1.2.2. Протонные подоболочки ядер 58'60'62> 64]\ц,

В табл. 8 приведены полученные в настоящей работе значения заселенностей и одночастичных энергий протонных подоболочек 58№,

62№, б4№. Приведенные погрешности учитывают неопределенности в спинах и неопределенности, возникающие при обобщении результатов, основанных на данных разных реакций по срыву и подхвату. На рис. 14, 15 представлены энергетические положения протонных подоболочек изотопов

Ni. Энергии Ферми для протонных оболочек ядер никеля представлены в табл. 9, форма поверхности Ферми показана на рис. 16 -18.

Поскольку изотопы Ni имеют заряд Z = 28, то, согласно классической оболочечной модели с последовательно заполняемыми низшими подоболочками, данные ядра должны иметь полностью заполненную оболочку Ы3/2 (6 протонов), полностью заполненную подоболочку I/7/2 (8 протонов), а оболочки 2ргп, I/5/2 и 2рш должны быть пустыми. Результаты, полученные в настоящей работе (табл. 8), соответствуют такой картине с определенными отклонениями. Относительные заселенности низкорасположенных подоболочек 2^1/2 и li/3/2 близки к единице. Относительная заселенность подоболочки I/7/2 составляет в разных изотопах от 87% (60Ni) до 92% (58Ni), а заселенность 2рз/2 колеблется от 8% (58Ni) до 23% (62Ni). Оболочечная щель между I/7/2 и 2pia, соответствующая магическому числу Z = 28, составляет от 4.5 до 7.2 МэВ.

Отсутствие результатов для подоболочки 2s т в итоговой табл. 8 для 58'60>fi4Ni объясняется тем, что суммы спектроскопических сил срыва и подхвата для этой подоболочки во всех полученных физических решениях для этих изотопов отличаются от величины 2/ + 1 = 2 больше, чем допускают принятые критерии точности, и, следовательно, полученные данные для этой подоболочки не могут считаться достаточно достоверными. Недостаток спектроскопических сил Sj срыва и подхвата для 2s\ц, возможно, связан с большой фрагментацией Sj для данной подоболочки и тем, что высокоэнергетические фрагменты не были обнаружены в эксперименте в достаточном количестве.

Рис. 14, 15 отражают увеличение одночастичной энергии подоболочки lg9/2 ядра 64Ni относительно 62Ni в отличие от остальных оболочек.

Абсолютные значения энергии Ферми —ЕР увеличиваются с увеличением числа N в изотопах (см. табл. 9), поскольку положения подоболочек становятся глубже с увеличением числа нейтронов. Щелевой параметр А для всех изотопов остается приблизительно одинаковым в диапазоне 2.4 - 2.8 МэВ. Исключение составляет значение со . со

Д, полученное для Ni на основе данных Ni(d, п). Постоянство щелевого параметра говорит об одинаковой степени смешивания одночастичных протонных состояний в изотопах 58Ni, 60Ni, 62Ni, 64Ni.

Заключение.

В настоящей работе получены следующие результаты.

1. Создан новый программный комплекс для реализации метода совместного анализа данных реакций срыва и подхвата. Новизна разработанного комплекса состоит в создании возможностей проверки всех гипотез значений полного переданного момента у и гибкого управления и контроля над всеми этапами вычислений, что приводит к существенному повышению эффективности расчетов. Созданный программный комплекс позволяет на основе экспериментальных данных реакций однонуклонной передачи и данных о спинах и четностях уровней получать точные и надежные значения энергий и заселенностей ядерных подоболочек.

2. С использованием вновь созданного программного комплекса получены новые данные - параметры протонных подоболочек ядер 58' 60' 62' 64№, б4' 66, 68Zn и нейтронных подоболочек ядер 50Т1, 52Сг, 54Гс, 58' 60- 62' б4№, 64' бб' 68' 70Хп. Полученными параметрами являются энергии и заселенности подоболочек. Кроме того, для некоторых из указанных ядер определены энергии Ферми, значения щелевых параметров и фрагментационных ширин распределения спектроскопических сил. Для ядер б4' б6' 68' параметры нейтронных, а для 68Zn параметры протонных подоболочек получены впервые.

3. На основе полученных данных обнаружено и количественно описано явление вырождения нейтронных подоболочек 2рт, 1/5/2, 2/? 1/2 в ядрах 58' 60' б2' б4№. Вырождение указанных подоболочек проявляется в их близком энергетическом положении и в приблизительно равномерном распределении нейтронов по ним.

4. Показано, что энергии и заселенности протонных подоболочек изотопов 58,60"б2' 6Ф№ соответствуют классической оболочечной модели с присутствием небольшой доли состояний, возникающих благодаря конфигурационному смешиванию.

5. На основании полученных данных показано, что заполнение нейтронных подоболочек в ядрах 64' 6б' б8, 1йЪъ характеризуется большой степенью смешивания одночастичных состояний. При увеличении числа нейтронов в изотопах Ъа. нейтронная

ПО подоболочка \goi2 интенсивно заполняется, ив Ъл на ней находится порядка 2 нейтронов. Энергетическая щель между подоболочками 2рт и ^9/2 в ядре 10Zn значительно меньше О аналогичной щели в №. Полученные результаты позволили связать особенности одночастичной структуры и имеющиеся данные об энергиях первых возбужденных состояний 2+ и параметрах деформации ядер №, Ъп.

6. Обнаружено, что энергетические положения протонных под оболочек изотопов Ъъ. в целом соответствуют классической обол очечной модели. При этом смешивание конфигураций приводит к образованию большого числа вакансий на низколежащей подоболочке 1/7/2 и заполнению подоболочек выше Особенно сильно этот эффект наблюдается у изотопа Хп, в меньшей степени у

7. Проведено сравнение полученных данных о протонной и нейтронной структуре изотопов № и Ъл с имеющимися в литературе данными. Сравнительный анализ результатов, относящихся к протонной структуре указанных ядер, позволил выявить причины расхождений и сделать вывод, что в настоящей работе результаты получены на основе большего массива данных. Показано, что из трех рассмотренных модельных подходов к описанию нейтронной структуры изотопов 58' 60' 62' 64№ наилучшее согласие демонстрируют дисперсионно-оптическая модель (ДОМ) и оболочечная модель Монте-Карло (МСБМ), и в меньшей степени - релятивистская модель среднего поля (РМСП).

В заключение, автор выражает глубокую благодарность заведующему отделом ОЭПВАЯ, заведующему кафедрой Общей ядерной физики, Борису С арки со ви чу Ишханову, за предложенную интересную тему, постоянный интерес к работе, за деятельное и неоценимое участие и помощь на всех её этапах.

Автор благодарит своего научного руководителя, Игоря Николаевича Бобошина, за постановку задачи, неоценимую помощь в контроле и выявлении ошибок в полученных данных, в объяснении особенностей обработки спектроскопических данных и в адаптации метода совместного анализа к новому программному комплексу.

Автор также благодарит руководителя лаборатории ЦДФЭ, Владимира Васильевича Варламова, за помощь в написании научных статей, заведующего отделом ОНТИ, свою жену, Комарову Ольгу Дмитриевну за моральную поддержку, Евгения Александровича Романовского и сотрудника отдела ОНТИ, Ольгу Викторовну Беспалову, за подробное объяснение теоретических моделей и концепций оболочечной структуры и за помощь в получении текстовых версий работ, использованных в настоящей работе.

1. М. G. Mayer, Phys. Rev. 75, 1969 (1949).

2. О. Haxel, J. H. D. Jensen, H. E.Suess, Phys. Rev. 75, 1766 (1949).

3. Boboshin I.N. et al., Single-Particle Properties of the lf-2p Shell Nuclei on the Basis of Proton Stripping and Pick-Up Data. Nucl. Phys. A v. 496. p. 93. (1989), {1989B018}.

4. И.Н.Бобошин, В.В.Варламов, Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов. Анализ данных по реакциям однонуклонной передачи и структура атомных ядер. Деп. ВИНИТИ, №6140-В86, 1986.

5. И.Н. Бобошин, В.В.Варламов, Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов. Метод совместной оценки данных по реакциям срыва и подхвата. Вопросы Атомной Науки и Техники, сер: Ядерные Константы, вып. 4 (1987) 87.

6. R.D.Macfarlane, J.B.French. Stripping Reactions and the Structure of Light and Intermediate Nuclei. Revs.Modern Phys. 32, 567 (1960), {1960MA32}.

7. C. F. Clement. Theory of Overlap Functions (I). Single Particle Sum Rules and Centre-of-Mass Corrections. Nucl.Phys. A213, 469 (1973), {1973CL09}.

8. A.R.Majumder, M.S.Chowdhury, H.M.Sen Gupta, A.Guichard. Level Properties of 3°V Through the 51V(t, a) Reaction. Nucl.Phys. A238, 1 (1975), {1975MA06}.

9. R.N.Glover, A.D.W.Jones. Hole States of 51V and 53Mn. Intern.Nucl.Phys.Conf., Gatlinburg, Tenn. (1966), {1967G109}.

10. P.David, A.Riccato. The Reactions 68'70Zn(3He,d)69'71Ga and 68, 70Zn(3He,a)67'69Zn and Level Systematics of the Odd-Mass Ga-Isotopes. BMFT-FB-K-73-20 (1973), {1973DaXY}.13,14,15