Ядерная резонансная флуоресценция на непрерывном пучке электронов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

рго т

МОСКОВСКИЙ ГО(Ь§1/{М?ГЙ@$НЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени М. В ЛОМОНОСОВА

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

На правах рукописи

Широков Евгений Вадимович

ЯДЕРНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ НА НЕПРЕРЫВНОМ ПУЧКЕ ЭЛЕКТРОНОВ

Специальность - 01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте ядерной физики им. Д.В.Скобельцына Московского государственного университета им. М.ВЛомоносова.

Научный руководитель: Доктор физико-математических наук,

профессор И.М.КАПИТОНОВ

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических

наук, профессор Ю.В.МЕЛИКОВ

Доктор физико-математических наук В.Г.НЕДОРЕЗОВ

Ведущая организация: Лаборатория

ядерных реакций имени Г.Н.Флерова Объединенного института ядерных исследований, Дубна

Защита диссертации состоится "_24_"_октября_ 1996 г.

в _15.00_ час. на заседании Диссертационного Совета

К 053.05.23 в Московском Государственном Университете им. М.ВЛомоносова.

Адрес: 119899 Москва, Воробьевы Горы, НИИЯФ МГУ, 19-й корпус, аудитория 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ. Автореферат разослан "_23_"_сентября_1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ниже и вблизи порога нуклонной эмиссии (<10 МэВ) существует такой эффективный метод изучения ядерной структуры как Ядерная Резонансная Флуоресценция (ЯРФ). В этом (у,у')-процессе поглощаемой и затем испускаемой ядром частицей является фотон и взаимодействие во входном и выходном каналах носит чисто электромагнитный характер. Поэтому полностью модельнонезависимая информация может быть извлечена из такого рода экспериментов. Важным преимуществом метода ЯРФ является наивысшее энергетическое разрешение, определяемое высоким качеством германиевых детекторов и достигающее 2-7 кэВ, что позволяет наблюдать отдельные изолированные уровни. Энергетическое разрешение в (е,е'^экспериментах составляет 30-50 кэВ. В реакциях рассеяния адронов оно, как правило, еще ниже. Кроме того, в ЯРФ при возбуждении ядра реальными фотонами получают информацию о формфакгорах состояний в так называемой "фотонной" точке, т.е. для значений квадрата четырехимпульса, переданного ядру q,2=0 (i=0,1,2,3). В (е,е')-эксперименте, при возбуждении ядра виртуальными фотонами, извлекаются величины формфакторов для Я;2<0. Знание формфактора именно в фотонной точке часто оказывается критичным к выбору правильной теории. Кроме того, в ЯРФ можно наблюдать заселение возбужденных конечных состояний и получать информацию о неупругих парциальных каналах распада исследуемого ядра.

Все перечисленные преимущества свидетельствуют, что метод ядерной резонансной флуоресценции является мощнейшим современным методом для исследования ядерных характеристик.

Введение в строй ускорителей электронов нового поколения -ускорителей непрерывного действия - позволяет проводить ЯРФ-эксперименты на качественно более высоком уровне и создает условия для значительного продвижения в изучении низколежащих ядерных состояний. В таких ускорителях электронный пучок генерируется либо непрерывно, либо сгустками со столь высокой частотой, что эта временная микроструктура пучка уже не различается детекторами частиц и он воспринимается детекторами как непрерывный. Для ускорителей непрерывного действия так называемый фактор заполнения рабочего цикла (duty cycle) равен 100%.

В НИИЯФ МГУ создан и успешно работает инжектор разрезного микротрона непрерывного действия. Данный ускоритель по совокупности характеристик является одним из лучших в мире для исследования низколежащих ядерных состояний. В течение 1992-95 гг. на данном ускорителе были проведены первые эксперименты по изучению атомных ядер методом ЯРФ.

Целью настоящей работы являлась подготовка и осуществление экспериментов по ЯРФ на первом в нашей стране ускорителе электронов непрерывного действия - инжекторе разрезного микротрона НИИЯФ МГУ, получение данных по ряду ядер из этих экспериментов, их обработка и интерпретация.

Новизна работы.

1) Впервые в нашей стране были осуществлены эксперименты по ЯРФ < на ускорителе электронов непрерывного действия -инжекторе разрезного микротрона НИИЯФ МГУ.

2) Впервые проведен эксперимент по самопоглощению резонансной линии для уровня 3.449 МэВ ядра 56Ре, с высокой точностью определено время полураспада для данного уровня.

3) Определены параметры деформации для ряда ядер Гр-оболочки.

Научная н практическая ценность работы. В ходе проведенных экспериментов были созданы экспериментальные установки для проведения Я РФ-экспериментов с использованием непрерывного электронного пучка на базе Ое(НР)-спектрометров, обеспечивших высокое энергетическое разрешение эксперимента, проведены методические исследования для калибровки аппаратуры и проведения дальнейшего анализа полученных результатов. Полученные результаты показали правильность тех методических решений, которые были приняты при подготовке и проведении эксперимента. Разработанная методика во многом является уникальной, и в дальнейшем может быть применена при проведении фундаментальных исследований в данной энергетической области. Кроме того, полученные результаты, особенно результаты экспериментов по самопоглощению резонансной линии на ядре 56Ре, устраняют неопределенность в основных ядерных характеристиках. Эксперименты по ЯРФ могут иметь и важное прикладное значение. В частности, показано, что на основе метода ЯРФ может быть разработана методика

элементного анализа материалов. При проведении экспериментов оценены возможности данного метода, который позволяет определять наличие посторонних примесей в исследуемых материалах с точностью не ниже 0.01%.

На защиту выносятся:

- экспериментальные установки, созданные для проведения ЯРФ-экспериментов с использованием непрерывного электронного пучка

- у-спектры ядер Гр-оболочки, полученные в результате ЯРФ-экспериментов, методы их обработки и интерпретация.

- результаты эксперимента по самопоглощению резонансной линии для уровня 3.449 МэВ ядра 56Ре

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на: -Международном Совещании по применению микротронов в ядерной физике в Пловдиве, 1992 г.,

-43-ем,44-ом,45-ом и 46-ом Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Дубна, 1993 г., С.Петербург 1994 и 1995 г., Москва 1996 г.)

-IV Международной Конференции по избранным вопросам структуры атомного ядра в Дубне, 1994 г.,

-научных конференциях "Ломоносовские чтения" в МГУ, 1995, 1996 гг.,

-представлены в материалах Международной Конференции по ядерной физике в Пекине, 1995 г.

-представлены в материалах 9-го Международного Симпозиума по спектроскопии у-лучей захвата и связанным вопросам в Будапеште. 1996 г.

Результаты диссертации опубликованы в семнадцати научных работах.

Объем и структура Диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 119 страниц и включает в себя 43 рисунка, 15 таблиц и список литературы из 62 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определены цели работы, дан краткий обзор содержания диссертации, перечислены результаты, выносимые на защиту.

В первой главе дается описание метода ЯРФ, исторический обзор метода, приводится основной формализм ЯРФ, рассматриваются ядерные характеристики, получаемые в ЯРФ-экспериментах.

ЯРФ-метод, заключающийся в облучении ядра у-квантами, с последующей регистрацией испущенных ядром в результате у-переходов фотонов. В силу этого ЯРФ-эксперименты называются также (у,у'^экспериментами.

На Рис.1 представлена общая схема (у,у' )-процесса в атомном

ядре.

Широкое распространение в ядерной физике этот метод получил сравнительно недавно, хотя попытки осуществить наблюдение ЯРФ известны, начиная с 30-х годов. Одними из главных проблем, встававших перед экспериментаторами были: малость ядерных эффектов в сравнении с атомными ( в силу отсутствия соответствующей экспериментальной аппаратуры их наблюдение было практически невозможно); ряд эффектов, затрудняющих наблюдение процесса при использовании радиоактивных источников для возбуждения ядер. Только после

Е

П

Е *

Рис.1 Ядерная резонансная флуоресценция.

создания специальных экспериментальных условий (1951 г.) было осуществлено первое наблюдение ЯРФ [1].

К этому времени (1959 г.) относится и появление первого значительного научного труда, посвященного методу ЯРФ-обзора "Resonance Fluorescence in Nuclei" Франца Р.Метцгера [2].

Но по настоящему широкое применение метода ЯРФ для исследования атомных ядер стало возможным только после создания ускорителей электронов непрерывного действия, позволяющих получать интенсивнейшие пучки тормозных у-квантов [3]. Другим важным достижением стало создание новых типов полупроводниковых детекторов на базе германия, особенно детекторов типа High Purity. Этим детекторам метод ЯРФ обязан одним из своих важнейших преимуществ.

Из спектров ЯРФ можно определить следующие характеристики возбужденных ядерных состояний: энергию состояния Е, парциальные ширины Г„ соответствующие у-распаду уровня на состояния с меньшей энергией возбуждения, ширину распада на основное состояние Г0, полные ширины уровней Г (Г=1Г,+Г0), спин и четность исследуемого состояния, а также приведенную вероятность электрического (магнитного) перехода . Энергия идентифицируется непосредственно в процессе эксперимента.

Важное значение при исследовании ядер с помощью метода ЯРФ имеет учет эффектов, связанных с доплеровским уширением линий, обусловленным тепловым движением ядер мишени, весьма ощутимом даже при комнатной температуре.

Как уже отмечалось, важным достижением для развития метода ЯРФ явилось создание ускорителей электронов непрерывного действия, дающие возможность достигать высоких скоростей набора экспериментальной статистики.

Главы 2-3 посвящены методике ЯРФ-экспериментов на инжекторе разрезного микротрона НИИЯФ МГУ. В них дается описание экспериментальных установок НИИЯФ МГУ, описывается размещение их основных элементов, говорится о решении ряда физических проблем, возникших в процессе их реализации, описываются основные калибровочные измерения и методы обработки полученных результатов.

В декабре 1991 года был осуществлен физический пуск первой очереди ускорителя электронов непрерывного действия инжектора Разрезного Микротрона НИИЯФ МГУ с максимальной энергией электронов 6.6 МэВ, и уже в мае 1992 года на инжекторе РМ были проведены первые ядерно-физические эксперименты.

Рис.2 Экспериментальные установки НИИЯФ МГУ для проведения Я РФ-экспериментов на инжекторе разрезного микротрона.

Цифрами обозначены: 1-инжектор, 2-линия поворота пучка, 3-экспериментальные установки для а) первого варианта, б) второго варианта, 4-исследуемая мишень для а) первого варианта установки, б) второго варианта установки, 5-фотонная ловушка, 6-стена.

Первая очередь Разрезного Микротрона (РМ) НИИЯФ МГУ - его инжектор - является идеальным ускорителем электронов для выполнения ЯРФ-экспериментов. Он имеет непрерывный режим генерации электронного пучка (100% фактор заполнения). В течение 1992-93 гг. была проведена большая работа по оптимизации режима работы инжектора, улучшению параметров отдельных его узлов и ускорителя в целом. В настоящее время инжектор РМ НИИЯФ МГУ - надежно работающий ускоритель электронов нового поколения с уникальными параметрами пучка, ставящими его в число 2-3 лучших ускорителей этого класса в мире.

При проведении ЯРФ-экспериментов в НИИЯФ МГУ были реализованы 2 схемы формирования тормозного пучка и соответственно 2 варианта экспериментальной установки. Оба варианта показаны на Рис.2

При проведении ЯРФ эксперимента важной задачей является улучшение фоновых условий, что обеспечивает эффективный набор полезной информации и наблюдение достаточно тонких эффектов, как например, слабых гамма- переходов в ядрах. Хорошие фоновые условия создаются, в первую очередь, за счет создания надежной защиты регистрирующей аппаратуры (детекторов) от посторонних излучений.

При сравнении двух вариантов экспериментальной установки, было показано, что для обеспечения нормальных фоновых условий и использования всех возможностей ускорителя ( например, по току пучка), необходимо размещение экспериментальной установки в месте, в котором имелись бы значительные "степени свободы" для изменения конфигурации установки, наращивания -коллимирующих систем, поглощения прошедшего пучка, перемещения спектрометров и т.п. Другой возможностью улучшения условий экспериментальной работы является использование "быстрой" электроники для регистрации рассеянных в эксперименте у-квантов, что позволило бы увеличить ток пучка. В ходе подготовки к экспериментам на инжекторе были проведены калибровочные измерения. Аппаратура была откалибрована по энергии с использованием как радиоактивных источников, так и спектров хорошо изученных ядер. Разработана процедура по извлечению параметров ядерных уровней с использованием ряда ядер в качестве опорных. Для этого был создан комплекс программ SPECTR, реализованный на IBM PC.

Во время проведения экспериментов по ЯРФ были определены спины для 6-ти переходов - 4-х для ядра 48Ti, 1-го для

ядра 56Ре и 1-го для ядра 12 С, т.к. , измеряя интенсивности излучения фотонов под различными углами, можно однозначно определить мультипольности данных переходов. Было показано, что пять первых переходов являются дипольными, а последний имеет квадрупольную природу. Данные результаты представлены на Рис.3 Сделан вывод о том, что ЯРФ-эксперименты позволяют надежно определять мультипольности "/-переходов четно-четных ядер.

Глава 4 описывает эксперимент по самопоглощению резонансной линии. Дано краткое описание метода, его преимущества перед другими. Рассмотрены результаты эксперимента для ядра 56Ре.

Самопоглощение - эффективный метод определения ширины Г ядерного уровня, поскольку он не требует знания характеристик тормозного пучка или использования громоздких калибровочных процедур. Этот метод основан на эффекте рассеяния у-квантов первичного тормозного пучка на сильном ядерном уровне перед его попаданием на исследуемую мишень, что приводит к "локальному" изменению тормозного спектра.

Число фотонов с данной энергией уменьшается, и таким образом, на исследуемую мишень, изготавливаемую из того же материала, что и поглотитель, попадает уже меньшее число фотонов. Эффекты атомного поглощения устраняются путем помещения в первичный пучок поглотителя из материала (нерезонансного), по своим атомным свойствам близкого к материалу резонансного поглотителя. Толщины поглотителей подбираются таким образом, чтобы "уравнять" влияние атомных эффектов в первом и втором случаях. Таким образом, разница в числе у-квантов при данной энергии будет обусловлена чисто ядерными эффектами.

На инжекторе РМ НИИЯФ МГУ был поставлен эксперимент по самопоглощению резонансной линии для ядра 56Ре. В качестве мишени использовался металлический диск из естественной смеси изотопов железа. На выходе у-квантов из коллиматора помещались поглотители. Резонансный поглотитель был идентичен исследуемой мишени. Параметры нерезонансного поглотителя подбирались, как указано выше. Поглотители помещались в центр выходного коллиматора и практически полностью перекрывали пучок фотонов. Рассеянные у-кванты регистрировались Се(НР)-спектрометром, установленным под углом 127° к направлению падающего пучка. В качестве объекта исследований был выбран

2.50-,

2.00

N N

н

II

© 1.50

£

\

О

0) 1.00 II

0 £

0.50.

0.00

4.431 (С) 0 2 О

3.449 (Ре) 3.699 (ТО

3.739 ("Л)

4.312 (Т1)

О -> 1 -> О

"5*640 "(Тх)

I111111III111111111!1111:11 1II11!1111 II11111111 111

3.20 3.60 4.00 4.40 4.80 5.20

тг| 6.00

ЭНЕРГИЯ

5.60

ФОТОНОВ ( МэВ )

I

Рис.3 Отношения угловых распределений \У(90°)/\У(127°) для у-переходов в ядрах 43"П, 56 Ре и 12 С.

уровень 3.449 МэВ - самый сильный уровень ядра 56Fe в диапазоне энергий 2-7 МэВ.

На Рис.4 изображены спектры рассеянных у-квантов в эксперименте с резонансным (а) и нерезонансным (б) поглотителями в области энергии 3.5 МэВ. Общее время набора первого спектра составляло 22 часа, второго- 6 часов. Соответственные дозы были 1.05 Кл и 0.26 Кл. Средний ток электронного пучка в процессе эксперимента был примерно 15 мкА. Спектры, изображенные на Рис.4, приведены к одной дозе -1.05 Кл. Энергетическое разрешение в эксперименте составило 8-9 кэВ для энергии 3.449 МэВ. На Рис.4 хорошо виден эффект самопоглощения, так как при одинаковом уровне фона пик при энергии 3.449 МэВ выделяется гораздо сильнее для случая нерезонансного поглотителя.

После получения экспериментальных результатов и их обработки для величины Г получено значение 127±10 мэВ или время полураспада tj/2 уровня 3.65±0.32 фс. Природа ошибки полностью определяется ошибкой в определении коэффициента самопоглошения R ( R=l-(Nr/Nn),rae Nr,Nn-4Hcna рассеянных фотонов с резонансным и нерезонансным поглотителями), так как остальные ошибки ( возникающие в процессе обработки) малы.

Важность данного результата состоит в том, что существуют совершенно отличные друг от друга данные об этих величинах, полученные из различных экспериментов. Эти данные отличаются друг от друга почти на порядок [4]. Так, в качестве среднего значения в [4] выбрана величина t1/2=8±3 фс. Из других данных получается, что ti/2<13 фс, t1/2=1.5 фс [5].

В то же время, полученное значение хорошо согласуется со значением для данной величины, полученным в экспериментах по рассеянию на инжекторе РМ НИИЯФ МГУ (см следующую Главу). Кроме того, хорошее согласие наблюдается с величиной 11/2, которую можно извлечь из эксперимента, выполненного на ускорителе MUSL-2 [6]. В Таблице 4.1 приведены данные, полученные в экспериментах по рассеянию для данного уровня.

Из Таблицы видно, что данные обоих экспериментов по рассеянию находятся в хорошем соответствии с результатом, полученным в ходе эксперимента по самопоглощению резонансной линии. Можно утверждать, что проведенный эксперимент вносит ясность в значение времени жизни для данного уровня и демонстрирует возможности метода самопоглощения резонансной линии для получения точных результатов по ядерным характеристикам.

"|пгтт i г 11 t■ i « м 11 11 i | rri 11 Iii i| и1! п и i i | 11 i и i м qi птпи i |

3.3D 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60

ЭНЕРГИЯ ФОТОНОВ (МзВ)

1200

0

М M I I I Г {' ГТ7 М Г 1"1* 1ТЩ п Т 1 I ч р Т ГТГ in Г \ ПЧТ Г Г Г t I ) 1 Г IH гтч г 1

3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55

3.60

ЭНЕРГИЯ ФОТОНОВ (МэВ)

Рис. 4 Спектр ядра 56Fe в районе линии 3.449 МэВ, полученный с использованием а) резонансного поглотителя, б) нерезонансного поглотителя. ( Числа отсчетов приведены к дозе 1.05 Кл)

ТАБЛИЦА 4.1

Ускоритель Г02/Г, эВ Г0/Г 1и1 фс ссылка

МШЬ2 0.077±0.012 0.79±0.02 3.68±0.38 * [6]

Инжектор РМ НИИЯФ МГУ 0.079±0.008 0.77Ю.02 3.65±0.32 [7]

*-в самой работе значение 1{/2 не приводилось.

В Главах 5-6 рассмотрены ЯРФ-эксперименты на ряде ядер Гр-оболочки. Приводятся полученные результаты, проводится их интерпретация и сравнение с другими экспериментальными и теоретическими работами.

Выбор для исследований ядер этой области объясняется рядом причин. Во-первых, ядра данной оболочки недостаточно изучались в ЯРФ-экспериментах на непрерывных пучках. Во-вторых, у них можно ожидать появления низколежащих дипольных возбуждений нового типа (как магнитных, так и электрических, которые ранее наблюдались у более тяжелых ядер. В-третьих, вещества большинства таких ядер являются широко распространенными металлами и таким образом, с ними можно работать в чистом виде, а не в виде соединений. Не возникает особых технических проблем и при изготовлении мишеней.

В ходе проведения ЯРФ-эксперименты на ядре 56Ре наблюдалось возбуждение восьми уровней в диапазоне энергий ниже 6.6 МэВ. Все наблюдавшиеся переходы имеют дипольный или квадрупольный (Е2) характер. Из экспериментальным данным по числу фотонов в пиках извлечены значения для величин Г02/Г. Для нескольких уровней с известными значениями Г0/Г получены ширины уровней. Величина Г0/Г для уровня 3.449 МэВ была извлечена из полученных экспериментальных данных по распадам уровня в основное и первое возбужденное состояние. Проведено сравнение полученных данных с данными работы [8], выполненной на ускорителе электронов непрерывного действия. Наблюдается хорошее согласие по значениям величин Г02/Г.

Наблюдалось возбуждение пяти уровней в диапазоне энергий ниже 6.6 МэВ для естественной смеси изотопов титана. Получены данные для величин Го2/Г и приведенных вероятностей переходов. Проведено сравнение полученных на титане данных с данными

других научных центров. Выявлен ряд расхождений в значениях величин Г02/Т, а также в идентификации ядерных уровней. Полученные расхождения могут быть объяснены различием в постановке экспериментов, в частности, разницей в типах ускорителей, верхних границах тормозного спектра и т.п. Хорошее соответствие получено для уровней с энергиями ниже 4-х МэВ. Были поставлены эксперименты на ряде других ядер среднего веса, в частности на ядре 58Ni. Для данного ядра устойчиво наблюдается только один уровень, который является наиболее сильным в данной энергетической области. Для него определены значения Г02/Г, а также полной ширины. Полученные значения несколько отличаются от ранее известных. Не удалось наблюдать каких либо отчетливых переходов в четно-нечетных ядрах среднего веса, таких как 51V и 55Мп, что может быть объяснено специфическим видом спектров для данного типа ядер.

Обсужден вопрос о ядерных деформациях, их влиянии на основные характеристики ядер. Показано, что в ЯРФ-экспериментах можно с высокой точностью получать данные, которые позволяют извлекать параметры деформации ядер. Обсужден вопрос об исследовании методами ЯРФ нового типа Ml возбуждений ("ножничной" (scissors) моды ).

В процессе этих возбуждений нейтронный и протонный деформированные эллипсоиды поворачиваются в противофазе друг относительно друга вокруг обшей оси, совершая движения, напоминающие движения лезвий ножниц. Первоначально данный тип возбуждения наблюдался только у сильнодеформированных ядер с А=140-170 [9], а затем наблюдение данного типа возбуждений было осуществлено и у более легких ядер. В процессе проведения экспериментов на инжекторе РМ НИИЯФ МГУ было показано, что при подобных исследованиях можно эффективно вести поиск ядер с формой, отличной от аксиально-симметричной.

В ходе проведения серии экспериментов на инжекторе разрезного микротрона НИИЯФ МГУ получен ряд интересных данных, позволяющих сделать определенные выводы о форме некоторых ядер Юр-оболочки. Данный вопрос рассматривается на примере ядер 4STi, 56Fe и 58Ni. Проанализированы сходства и различия в форме данных ядер, о которых позволяют говорить проведенные эксперименты. Ядро 56 Fe рассматривается как возможный кандидат на наличие в нем орбитального М1 резонанса ("ножничной" (scissors) моды). Рассматриваются результаты теоретических расчетов и экспериментов для данных ядер, выполненные в разных научных центрах. На основе полученных

данных для ядра 48"П, а также результатов из других ядерно-физических групп, делается вывод о возможной неаксиальности ядра 48Т1, что подтверждают и теоретические расчеты.

В Заключении перечислены основные результаты диссертации и сведения о ее апробации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. На инжекторе Разрезного Микротрона непрерывного действия НИИЯФ МГУ осуществлены первые в нашей стране эксперименты по Ядерной Резонансной Флуоресценции. Показано, что характеристики пучка этого ускорителя позволяют проводить эксперименты по Ядерной Резонансной Флуоресценции на самом современном уровне.

2. Создано два варианта установки для проведения экспериментов по ЯРФ. Разработана и развита процедура извлечения параметров ядерных уровней из этих экспериментов.

3. Для области энергий <6.5 МэВ выполнены ЯРФ-эксперименты на четно-четных (4?Ti, 56Fe и 58Ni) и нечетных (51V и 55Мп) ядрах fp-оболочки. Определены энергии низкоспиновых (дипольных и квадрупольных) возбуждений, ширины уровней и приведенные вероятности переходов. Существенно уточнены результаты более ранних экспериментов.

4. Проведены эксперименты по измерению углового распределения рассеянного в ЯРФ у-излучения. Определены спины шести уровней ядер 48Ti, 56Fe и 12С. Показано, что ЯРФ-эксперименты на инжекторе РМ НИИЯФ МГУ позволяют надежно определять мультипольности у-переходов.

5. Осуществлен эксперимент по самопоглощению резонансной линии на инжекторе РМ НИИЯФ МГУ. В качестве объекта исследований был выбран уровень 3.449 МэВ ядра 56Fe. Полученные экспериментальные данные демонстрируют высокую эффективность данного метода для определения времени жизни (half-life ) ядерного уровня.

6. Проведено сравнение данных ЯРФ-эксперимента на ядре 4STi с результатами теоретических расчетов. Показано, что результаты этих расчетов не согласуются с представлениями об этом ядре как об аксиальном ротаторе.

7. Полученные из ЯРФ-экспериментов характеристики М1-возбуждений ядер 48Ti,56Fe и 58Ni (а также 46Ti) использованы для

определения формы этих ядер. Показано, что характер спектра низколежащих М1-возбуждений этих ядер согласуется с представлением о них как об аксиальном (46"П и 56Ре) и неаксиальном (48Т0 ротаторах и (в случае 58№) ядре, близком к сферическому. Определены параметры деформации этих ядер.

Основные результаты диссертации опубликованы в

следующих работах:

1. A.S.Alimov, A.S.Chepurnov, O.V.Chubarov, I.V.Gribov, B.S.Ishlchanov, I.M.Kapitonov, I.M.Piskarev, E.V.Shirokov, A.V.Shumakov, V.I.Shvedunov. The (y,y)-experiment at the injector for the Moscow Racetrack Microtron. Proceedings of the International Workshop on Application of Microtrons in Nuclear Physics, Plovdiv, Bulgaria, 22-24 September 1992, p.93-98.

2. А.С.Алимов, А.С.Чепурнов , О.В.Чубаров, И.В.Грибов, Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, И.М.Пискарев, Е.В.Широков, А.В.Шумаков , В.И.Шведунов . Исследование ядерной резонансной флуоресценции на инжекторе разрезного микротрона НИИЯФ МГУ. Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов. Дубна, 20-23 апреля 1993 г. с.234.

3. А.С.Алимов, А.С.Чепурнов , О.В.Чубаров, И.В.Грибов, Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, И.М.Пискарев, Е.В.Широков, А.В.Шумаков , В.И.Шведунов. (у,у')-эксперимент на первой очереди разрезного микроторона НИИЯФ МГУ. Вестник Московского Университета, серия "Физика и Астрономия" , т.34 N5 с.33-37 (1993).

4. Б.С.Ишханов , И.М.Капитонов, Е.В.Широков , В.И.Шведунов . Ядерная резонансная флуоресценция на естественной смеси изотопов железа. Ядерная спектроскопия и структура атомного ядра. Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 17-20 мая, 1994 г. с.210.

5. A.S.Alimov,В.S.lshkhanov, I.M.Kapitonov, D.A.Rodionov, E.V.Shirokov, V.I.Shvedunov and A.Yu.Ugaste. Nuclear Resonance Fluorescence at the injector for the Moscow Racetrack Microtron. IV International Conference on selected topics in nuclear structure. Abstracts of reports. Dubna, July 5-9, 1994. p. 16

6. B.S.lshkhanov, I.M.Kapitonov, E.V.Shirokov and A.Yu.Ugaste. Study of Low-Lying Dipole Excitations in 4STi by Photon Scattering. IV

International Conference on selected topics in nuclear structure. Abstracts of reports. Dubna, July 5-9, 1994. p.53

7. B.S.Ishklianov, I.M.Kapitonov, E.V.Shirokov and A.Yu.Ugaste. Low-Lying Excitations in 56Fe Stadied by Nuclear Resonance Fluorescence. IV International Conference on selected topics in nuclear structure. Abstracts of reports. Dubna, July 5-9, 1994. p.54

8. B.S.Ishklianov, I.M.Kapitonov, E.V.Shirokov and A.Yu.Ugaste. Nuclear Deformation Parameters for 4STi and 56 Fe from Scissors-Type Excitations. IV International Conference on selected topics in nuclear structure. Abstracts of reports. Dubna, July 5-9, 1994. p.55

9. Б.С.Ишханов , И.М.Капитонов, Е.В.Широков , В.И.Шведунов , А.Ю.Угастэ. Ядерная резонансная флуоресценция на естественной смеси изотопов железа в эксперименте с непрерывным пучком электронов. Ядерная Физика, 1994 г., т.57, с.2120.

10.Б.С.Ишханов , И.М.Капитонов, Е.В.Широков. Параметры ядерной деформации для ядер 48Ti и 36Fe, извлеченные из возбуждений "ножничного" типа. XLV Международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 27-30 июня, 1995 г. с.257

11.Б.С.Ишханов , И.М.Капитонов, Е.В.Широков , В.И.Шведунов , Изучение низколежащих дипольных возбуждений ядра 48Ti в эксперименте по ядерной резонансной флуоресценции. XLV Международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 2730 июня, 1995 г. с.258

12.A.S.Alimov, A.S.Chepumov, B.S.Ishkhanov, I.M.Kapitonov, E.V.Shirokov, V.I.Shvedunov Low-Lying Ml Excitations in fp-shell nuclei. International Nuclear Physics Conference. Book of abstracts. August 21-26, 1995, Beijing, China. 6.3-13

13.И.М.Капитонов, Е.В.Широков. Параметры ядерной деформации ядра 48Ti, извлеченные из возбуждений "ножничного" типа. Изв.Акад.Наук-сер.Физ. т.59 N11(1995) с.159

14.Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, Д.А.Родионов, Е.В.Широков, Б.А.Юрьев, JI.И.Говор, А.М.Демидов, О.К.Журавлев Низколежащие дипольные возбуждения ядра 48Ti, исследованные методом ядерной резонансной флуоресценции. Ядерная Физика, 1996 г., т.59, с.1157.

15.С.С.Бородина, Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, Е.В.Широков, Б.А.Юрьев. Определение спинов низколежащих состояний ядер на инжекторе разрезного микротрона непрерывного действия.

ХЬУ1 Международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Тезисы докладов. Москва, 18-21 июня, 1996 г. с. 186

16.Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, Е.А.Карабутова, Е.В.Широков, Б.А.Юрьев. Время жизни уровня 3.449 МэВ ядра 56Ре из эксперимента по самопоглощению резонансной линии. ХХЛТ Международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Тезисы докладов. Москва, 18-21 июня, 1996 г. с.187

17.Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, Е.В.Широков, Б.А.Юрьев. Новый ядерный метод элементного и изотопного анализа материалов. ХЬУ1 Международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Тезисы докладов. Москва, 18-21 июня, 1996 г. с.381

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Moon Р.В., Proc.Phys.Soc.Lond., 1951, А64, р.76.

2. Metzger F.R., Resonance fluorescence in nuclei. Prog, in Nucl.Phys., Pergamon, Elmsford, New York 1959, v.7, p.53.

3. Chapuran Т., Vodhanel R. and Brussel M.K. Resonant photon scattering from зовмтмврь and 209Bi. Phys.Rev., C22(1980), p.1420.

4. Tuli J.K. Evaluated nuclear structure data file - BNL - NSC - 51655 - Rev. 87.

5. Burrows T.W. Nuclear Data Sheets 1993 V.68 N.l P.l

6. Chapuran Т., Starr R., Vodhanel R. and Brussel M.K. Bound-state dipole strength in 56Fe. Phys.Rev. C30(1984), p.54.

7. Б.С.Ишханов , И.М.Капитонов, Е.В.Широков , В.И.Шведунов , АЛО.Угастэ. Ядерная резонансная флуоресценция на естественной смеси изотопов железа в эксперименте с непрерывным пучком электронов. Ядерная Физика, 1994 г., т.57, с.2120.

8. Berg U.E.P. and Kneissl U. Recent progress on nuclear magnetic dipole excitations. Ann.Rev.Nucl.Part.Sci. 1987, v.37, p.33

9. Bohle D., Richter A. et.al. New magnetic dipole excitation mode studied in the heavy deformed nucleus l56Gd by inelastic electron scattering. Phys.Lett., 137B(1984)., p.27.