Дифракційна взаємодія нуклонів і дейтронів з ядрами при проміжних енергіях - Автореферат

Дослідження зіткнень нуклонів та дейтронів з атомними ядрами давно вже стало важливим джерелом інформації про ядерну структуру та ядерну взаємодію і є обовязковим елементом при вивченні більш складних процесів в теорії ядерних реакцій (збудження, дезінтеграція ядер та ін.) При одержанні такої інформації велике значення має розробка та застосування нових теоретичних підходів для ефективного опису експерименту. Вже на протязі приблизно півстоліття в теоретичній ядерній фізиці використовується дифракційна ядерна модель, яка дозволяє успішно описувати як пружні, так і непружні зіткнення нуклонів, дейтронів та інших складних частинок з ядрами. Методи, які запропоновано в дисертації, використано для опису пружного розсіяння протонів, нейтронів і дейтронів на ряді атомних ядер у широкому інтервалі енергій падаючих частинок, для якого справедливо дифракційне наближення. Метою роботи є задовільний опис експериментальних диференціальних перерізів пружного розсіяння нуклонів і дейтронів на ядрах при проміжних енергіях, а також одержання аналітичного виразу для поляризації нейтронів, які виникають в реакції дейтронного зриву на ядрах. Цей метод дозволяє розраховувати диференціальні перерізи пружного розсіяння нуклонів і дейтронів на середніх та важких ядрах при проміжних енергіях падаючих частинок без введення додаткових підгінних параметрів.У другому розділі в рамках дифракційного наближення послідовно розроблено метод розрахунку кутових розподілів перерізів пружного розсіяння нуклонів ядрами у(и)?¦f(и)¦2 де f(?) - амплітуда реакції, при проміжних енергіях падаючих частинок. Із набором запропонованих в літературі параметрів потенціалу (4) було досягнуто задовільне узгодження з експериментом по пружному розсіянню протонів з енергіями 182-185 МЕВ на ядрах 56Fe, 90Zr (рис.1а), 115In, 197Au. Характерними рисами результатів обчислень перерізів пружного розсіяння протонів на ядрах 16O (E=1 ГЕВ), 40Ca (E=0.5 ГЕВ) та 92Zr, 116Sn (E= 0.8 ГЕВ) було: задовільне узгодження з експериментами в околах дифракційних максимумів, наявність дифракційних нулів (див. рис.2а) та дещо замала величина параметра r0=1.05 Фм. F(q)=ik{2 exp(-q2/32л) ? dc с щ(с) J0(qc) - (4л/р)-1 ? dc1 с1 щ1(с1) ? dc2 с2 щ2(с2) ? dц21 exp(-2л¦с1-с2¦2 ) J0(q¦с1 с2¦/2)} де q=¦k-k"¦ - переданий імпульс, k(k") - хвильові вектори падаючого (розсіяного) дейтрона, - параметр удару дейтронного кластера, ?(с) - відповідна функція профілю, значення індексів відповідають номерам кластерів (у першому доданку в (10) індекси знято внаслідок однотипності інтегралів для обох кластерів), 21 - кут між векторами с2 і с1. резерфордівський переріз ?R(и)=(n/2k)2(sin(и/2))-4, n=Zбм/k -?араметр Зоммерфельда, ? У другому підрозділі третього розділу розглянуто реакцію дейтронного зриву на ядрах, внаслідок якої звільнюється нейтрон, а протон поглинається ядром-мішенню.Науковим завданням даної дисертаційної роботи є: задовільний опис експериментальних диференціальних перерізів пружного розсіяння нуклонів і дейтронів на ядрах при проміжних енергіях падаючих частинок, коректне врахування кулонової взаємодії у рамках дифракційного підходу, а також одержання аналітичного виразу для поляризації нейтронів, які виникають в реакції дейтронного зриву на ядрах. Запропонований метод дав змогу фактично без введення підгінних параметрів описати експериментальні кутові залежності перерізів пружного розсіяння нуклонів і дейтронів з енергіями від 182 МЕВ до 1 ГЕВ на ряді середніх і важких ядер як в околі першого (головного), так і в околах вторинних дифракційних максимумів і мінімумів. Даний метод може бути корисним у разі дослідження зіткнень з ядрами також і інших кластерних слабкозвязаних частинок, зокрема, екзотичних нейтроннонадлишкових та гіперядер, які останнім часом інтенсивно досліджуються. Установлено високу чутливість поведінки перерізів розсіяння нуклонів і дейтронів ядрами до параметрів адрон-ядерного потенціалу. У роботі, як приклад, використано оптичний потенціал взаємодії, але новий метод дозволяє застосування практично будь-якого потенціала взаємодії адронів з ядрами.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Науковим завданням даної дисертаційної роботи є: задовільний опис експериментальних диференціальних перерізів пружного розсіяння нуклонів і дейтронів на ядрах при проміжних енергіях падаючих частинок, коректне врахування кулонової взаємодії у рамках дифракційного підходу, а також одержання аналітичного виразу для поляризації нейтронів, які виникають в реакції дейтронного зриву на ядрах. У дисертації наведене нове вирішення наукової задачі, що виявляється в наступному: 1. В рамках дифракційної ядерної моделі запропоновано новий метод обчислення функцій профілю з використанням квазікласичних фаз, виходячи безпосередньо із заданих нуклон-ядерних потенціалів.

2. Запропонований метод дав змогу фактично без введення підгінних параметрів описати експериментальні кутові залежності перерізів пружного розсіяння нуклонів і дейтронів з енергіями від 182 МЕВ до 1 ГЕВ на ряді середніх і важких ядер як в околі першого (головного), так і в околах вторинних дифракційних максимумів і мінімумів. Даний метод може бути корисним у разі дослідження зіткнень з ядрами також і інших кластерних слабкозвязаних частинок, зокрема, екзотичних нейтроннонадлишкових та гіперядер, які останнім часом інтенсивно досліджуються.

3. Установлено високу чутливість поведінки перерізів розсіяння нуклонів і дейтронів ядрами до параметрів адрон-ядерного потенціалу. Це дає можливість передбачати та уточнювати значення цих параметрів при порівнянні розрахунків з експериментом. У роботі, як приклад, використано оптичний потенціал взаємодії, але новий метод дозволяє застосування практично будь-якого потенціала взаємодії адронів з ядрами. При цьому можна розглядати як нуклон-нуклонний, так і нуклон-ядерний (або кластер-ядерний) рівень мікроскопічності.

4. Обчислено дійсну та уявну частини квазікласичної нуклон-ядерної фази розсіяння в залежності від енергії та моменту кількості руху частинки. Ці дані можуть бути використані в багатьох задачах розсіяння в ядерній фізиці.

5. У дифракційному наближенні вперше одержано загальний аналітичний вираз для поляризації нейтронів, які виникають у реакції дейтронного зриву на ядрах. Для ядра-мішені 12C та енергії падаючих дейтронів ~ 600 МЕВ розраховано поляризацію нейтронів, як функцію від кута вильоту частинки та її енергії. В області малих кутів вильоту нейтрона його поляризація сягає 20-30%. Показано, що вектор поляризації є відмінним від нуля лише тоді, коли поздовжня або поперечна компонента вектора імпульсу нейтрона у дейтроні, яка є відповідно колінеарною або перпендикулярною до напрямку руху падаючого дейтрона, також не дорівнює нулеві. Результати розрахунків можуть становити певний інтерес у разі використання такої реакції як джерела високоенергетичних поляризованих нейтронів. Це дає можливість досліджувати як властивості залишкового ядра, так і структуру інших ядер, що відіграють роль мішеней по відношенню до даної реакції.

6. Вперше в дифракційному підході усунено логарифмічні розбіжності в перерізі пружного розсіяння дейтронів ядрами з урахуванням кулонової взаємодії у тих доданках амплітуди, які враховують двократні розсіяння дейтронних кластерів ядром-мішенню. Результати розрахунків задовільно відтворюють дифракційну структуру експериментальних даних (до 4-го максимума включно). Методика коректного врахування кулонової взаємодії у дифракційному наближенні може бути застосовною для вивчення взаємодії з ядрами довільних слабкозвязаних кластерних частинок, в тому числі і таких, що містять більш, ніж один заряджений кластер.

1. Тартаковський В.К., Фурсаєв О.В., Ковальчук В.І Про параметризацію дифракційного адрон-ядерного розсіяння фазовими зсувами // УФЖ. - 2001. - Т.46, №1. - С.28 - 35.

2. Тартаковський В.К., Ковальчук В.І., Фурсаєв О.В. Про вплив кулонової взаємодії та дифузності ядерної поверхні на дифракційне пружне розсіяння дейтронів ядрами // УФЖ. - 2001. - Т.46, №4. - С.409 - 414.

3. Фурсаев А.В., Тартаковский В.К., Ковальчук В.И. О поляризации нейтронов в реакции дейтронного срыва на ядрах // Известия Российской АН. Серия Физическая. - 2000. - Т.64, №5. - С.978 - 980.

4. Тартаковский В.К., Фурсаев А.В., Ковальчук В.И. О параметризации фазовыми сдвигами дифракционного адрон-ядерного рассеяния // Известия Российской АН. Серия Физическая. - 2001. - Т.65, №5. - С.792 - 797.

5. Ковальчук В.І. Дифракційне пружне розсіяння дейтронів ядрами з урахуванням кулонівської взаємодії та дифузності ядерної поверхні // Вісник Київського ун-ту: Сер. фіз.-мат. науки. - 2000. - Вип. №3. - С. 421 - 429.

6. Ковальчук В.І., Тартаковський В.К., Фурсаєв О.В. Узагальнений потенціал Вудса - Саксона та кутові розподіли дейтронів при дифракційному розсіянні їх атомними ядрами // Вісник Київського ун-ту: Сер. фіз.-мат. науки. - 2000. - Вип. №4. - С. 445 - 454.

7. Фурсаєв О.В., Тартаковский В.К., Ковальчук В.І. Поляризація нейтронів в реакції дейтронного зриву на ядрах // Вісник Київського ун-ту: Сер. фіз.-мат. науки. - 1998. - Вип. №3. - С. 437-441.

8. Тартаковський В.К., Фурсаєв О.В., Ковальчук В.І. Про вплив рефракції на переріз дифракційного пружного розсіювання нейтронів на ядрах // Збірник наук. праць інституту ядерних досліджень. - К.: НЦ “Інститут ядерних досліджень”. - 1999. - С.23 - 24.

9. Тартаковський В.К., Фурсаєв О.В., Ковальчук В.І. Розрахунки перерізів пружної взаємодії адронів і складних частинок з ядрами при використанні фаз у квазікласичному наближенні // Збірник наук. праць інституту ядерних досліджень. - К.: НЦ “Інститут ядерних досліджень”. - 2001. - №2 (4). - С.7-13.

10. Fursayev A.V., Tartakovsky V.K., Kovalchuk V.I. On the polarization of neutrons in stripping reactions // Тез. докл. Междунар. конф. по физике атомного ядра (48-го Совещания поядерной спектроскопии и структуре ядра). Москва, 16-19.06.1998 г. - С.-Пб., ПИЯФ РАН. - 1998. - С.140.

11. Tartakovsky V.K., Fursayev A.V., Kovalchuk V.I. The effect of refraction on elastic diffraction neutron-nucleus scattering cross section // Тез. докл. Международной конф. по физике атомного ядра “50 лет ядерным оболочкам” (49-го Совещания поядерной спектроскопии и структуре ядра). г.Дубна, Московской обл., 21-24.04.1999 г. - С.-Пб.: ПИЯФ РАН. - 1999. - С.222.

12. Tartakovsky V.K., Fursayev A.V., Kovalchuk V.I. On the removal of divergences in the elastic diffraction p-d scattering cross section // Тез. докл. Международной конф. по физике атомного ядра “50 лет ядерным оболочкам” (49-го Совещания поядерной спектроскопии и структуре ядра). г.Дубна, Московской обл., 21-24.04.1999 г. - С.-Пб.: ПИЯФ РАН. - 1999. - С.225.

13. Тартаковський В.К., Фурсаєв О.В., Ковальчук В.І. Кутові залежності перерізу пружного розсіювання нейтронів атомними ядрами та ефекти рефракції в дифракційному наближенні // Матеріали науково-теорет. конф., присвяченої 165-річчю університету. Природничі науки. - К.: Видавничий центр “Київський університет”. - 1999. - С.102-104.

14. Тартаковський В.К., Фурсаєв О.В., Ковальчук В.І. Усунення логарифмічної розбіжності перерізу дифракційного p-d розсіювання з урахуванням кулонівської взаємодії // Матеріали науково-теорет. конф., присвяченої 165-річчю університету. Природничі науки. - К.: Видавничий центр “Київський університет”. - 1999. - С.104-106.

15. Tartakovsky V.K., Fursayev A.V., Kovalchuk V.I. The quasi-classic approximation with phase using in the nucleon-nucleus diffraction scattering cross section calculation // Abstracts of the Third Intern. Conf. “Modern Problems of Nuclear Physics”. Uzbekistan, Bukhara, 23-27 August 1999. - Улугбек, ИЯФ АН РУ. - 1999. - С.139.

16. Tartakovsky V.K., Fursayev A.V., Kovalchuk V.I On the phase shift parametrization of diffraction hadron-nucleus scattering // Тез. докл. Международной конф. поядерной физике “Кластеры в ядерной физике” (50-го Совещания поядерной спектроскопии и структуре атомного ядра), Санкт-Петербург, 14-17.06.2000 г., - С.-Пб.: ПИЯФ РАН. - 2000. - С. 226.

Размещено на .ru