Дослідження фотоядерних реакцій на ядрах 238U, 237Np, 232Th, 123Sb, 121Sb, 118Sn з використанням методу ізомерних відношень - Автореферат

Отже, розвиток методик і інструментів для вивчення характеристик фотоядерних реакцій та визначення середніх кутових моментів є актуальним, а отримання нових експериментальних даних з ізомерних відношень в фотоядерних реакціях є вкрай необхідним. Основна мета дисертаційної роботи полягала в отриманні нових експериментальних даних по ізомерним відношенням і середнім кутовим моментам для ряду ядер-продуктів фотоядерних реакцій в області енергій гігантського дипольного резонансу та розвитку методу ізомерних відношень для дослідження кутових моментів збуджених станів продуктів ядерних реакцій. 2) розробити підхід для визначення середніх кутових моментів збуджених станів уламків фотоподілу ядер з використанням методу ізомерних відношень та врахуванням експериментальної інформації про схеми рівнів ядер; Для дослідження звязку між ізомерними відношеннями та кутовими моментами збуджених продуктів реакцій використовувалися реакції, в яких налітаючі частинки вносять мінімальний спін в ядро, в першу чергу розглядалися фотоядерні реакції. § отримано нові експериментальні дані по ізомерним відношенням для ядра 117In - продукту реакції 118Sn(g,p)117In при опроміненні g-квантами гальмівного спектру мікротрона з Emax=15 МЕВ і Emax=16 МЕВ та уточнено дані по ізомерним відношенням для ядра 120Sb - продукту реакції 121Sb(g,n)120Sb та ядра 122Sb - продукту реакції 123Sb(g,n)122Sb при опроміненні g-квантами гальмівного спектру мікротрона з Emax=16 МЕВ.Акцентується увага на основних характеристиках та їх співвідношеннях, які впливають на звязок ізомерних відношень із середніми кутовими моментами - множинність г-квантів, їх мультипольність і залежність розподілу густини ядерних рівнів від спіну (параметр спінового обрізання), зміна спіну після вильоту частинок в процесі дезбудження ядра. Саме тому вивчаючи відношення заселення ізомерного рівня до заселення основного стану ядра при розрядці збудження ядра шляхом випромінювання г-квантів можна оцінювати середні величини спінів початкових збуджених станів ядер-продуктів реакцій. Якщо переріз утворення ядра в основному стані позначити як , а переріз утворення ядра в ізомерному стані позначити як , а повний переріз , тоді ізомерне відношення можна визначити двома шляхами: 1) ; 2) . Також часто замість величини використовується інший вираз для ізомерного відношення , де - переріз утворення ядра в стані із більшим спіном, а - переріз утворення ядра в стані з меншим спіном. У випадках, коли спектр налітаючих частинок суттєво відрізняється від моноенергетичного (особливо в експериментах з гальмівними г-квантами), також використовують ізомерне відношення виходів : , де - вихід реакції із утворенням кінцевого ядра в метастабільному (основному) стані, - максимальна енергія налітаючих частинок, - енергетичний спектр налітаючих частинок, - переріз реакції із утворенням кінцевого ядра в метастабільному (основному) стані для енергії налітаючих частинок , - поріг реакції із утворенням кінцевого ядра в метастабільному (основному) стані.Вперше виміряно ізомерні відношення для уламків 117In, 130Sb, 133Te, 134I, 135Xe фотоподілу 232Th g-квантами гальмівного спектру з максимальною енергією g-квантів Emax=23 МЕВ; Вперше виміряно ізомерні відношення і отримано середні кутові моменти для уламків 84Br, 129Sb, 130Sb, 131Te, 132Sb, 133Te, 134I, 135Xe фотоподілу 238U та уламків 134I, 135Xe фотоподілу 237Np g-квантами гальмівного спектру з максимальною енергією g-квантів Emax=16 МЕВ; Отримано нові експериментальні дані з ізомерних відношень для ядра 117In - продукту реакції 118Sn(g,p)117In при опроміненні g-квантами гальмівного спектру з Emax=15 МЕВ і Emax=16 МЕВ та уточнено дані з ізомерних відношень для ядра 120Sb - продукту реакції 121Sb(g,n)120Sb та ядра 122Sb - продукту реакції 123Sb(g,n)122Sb при опроміненні g-квантами гальмівного спектру з Emax=16 МЕВ. Розроблено новий підхід і написано програмний код реалізації для визначення на основі методу ізомерних відношень середнього кутового моменту материнського ядра - уламка поділу з коректним врахуванням спінів, які „уносяться” g-квантами і нейтронами при розпаді такого ядра до ізомерного рівня та врахуванням особливостей експериментально визначених схем рівнів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Основні результати проведених досліджень, що представлені у дисертації, можна сформулювати наступним чином: 1. Вперше виміряно ізомерні відношення для уламків 117In, 130Sb, 133Te, 134I, 135Xe фотоподілу 232Th g-квантами гальмівного спектру з максимальною енергією g-квантів Emax=23 МЕВ;

2. Вперше виміряно ізомерні відношення і отримано середні кутові моменти для уламків 84Br, 129Sb, 130Sb, 131Te, 132Sb, 133Te, 134I, 135Xe фотоподілу 238U та уламків 134I, 135Xe фотоподілу 237Np g-квантами гальмівного спектру з максимальною енергією g-квантів Emax=16 МЕВ;

3. Отримано нові експериментальні дані з ізомерних відношень для ядра 117In - продукту реакції 118Sn(g,p)117In при опроміненні g-квантами гальмівного спектру з Emax=15 МЕВ і Emax=16 МЕВ та уточнено дані з ізомерних відношень для ядра 120Sb - продукту реакції 121Sb(g,n)120Sb та ядра 122Sb - продукту реакції 123Sb(g,n)122Sb при опроміненні g-квантами гальмівного спектру з Emax=16 МЕВ.

4. Показано, що для більшості ядер припущення Хайзінги і Ванденбоша про вирішальний перехід або не виконуються, або виконуються з дуже великими обмеженнями. Тому при вивченні реакцій, в яких збуджене ядро має не дуже високий початковий кутовий момент ((г,n), (nth,г), реакції поділу при низьких кутових моментах) бажано використовувати детальну модель з урахуванням схеми рівнів, а модель Хайзінги і Ванденбоша з подальшими модифікаціями доцільно використовувати тільки за відсутності достатньої кількості експериментально визначених характеристик таких рівнів.

5. Розроблено новий підхід і написано програмний код реалізації для визначення на основі методу ізомерних відношень середнього кутового моменту материнського ядра - уламка поділу з коректним врахуванням спінів, які „уносяться” g-квантами і нейтронами при розпаді такого ядра до ізомерного рівня та врахуванням особливостей експериментально визначених схем рівнів.

6. Вперше вказано на систематичне заниження теоретичних розрахунків ізомерних відношень для (г,n) реакцій при використанні загально прийнятих статистичних моделей розрядки збудженого ядра та модельних параметрів. В роботі розглянуто можливі причини і механізми таких розбіжностей. Використання такого підходу при визначенні середніх кутових моментів фрагментів низькоенергетичного поділу важких ядер може призвести до систематичного завищення розрахованих кутових моментів.

7. Показано, що біля порогу вильоту нейтрону (вище на 0?3 МЕВ) залежність ізомерного відношення від енергії збудження може носити помітно немонотонний характер, її вигляд залежить від початкового спіну та схем рівнів ядер.

8. Проведено модифікацію коду для розрахунку характеристик ядерних реакцій Empire II - введено фотоядерний канал для дослідження характеристик фотоядерних реакцій та інкорпоровано підпрограми із сучасними напівфеноменологічними моделями обчислення радіаційних силових функцій.

9. Удосконалено код Empire II для забезпечення напівавтоматичного розрахунку ізомерних відношень з урахуванням детальної схеми рівнів ядра-ізомера та дослідження дезбудження уламків поділу ядер.

1. Бесшейко О.А., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Левченко А.А., Михницкий И.Б., Садовников Л.В., Стрильчук Н.В. Измерение продуктов фотоделения 232Th // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень НАН України. - 2001. - №3(5). - С. 72-77.

2. Бесшейко О.А., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Стрильчук Н.В. Измерение изомерных отношений в продуктах фотоделения 232Th // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень НАН України. - 2002. - №2(8). - С. 46-50.

3. Безшийко О.А., Желтоножський В.О., Каденко І.М. Середні кутові моменти осколків фотоділення 232Th // Вісник Київського університету. Сер.фіз.-мат.наук.- 2002. - №2. - С. 383-388.

4. Безшийко О.А., Єрмоленко Р.В., Каденко І.М., Плюйко В.А., Желтоножський В.О. Використання коду Empire II для аналізу фотоядерних реакцій // Вісник Київського університету. Сер.фіз.-мат.наук.- 2003. - №1. - С. 324-329.

5. Безшийко К.А., Безшийко О.А., Голінка-Безшийко Л.О., Каденко І.М., Чиж А.В. Використання системи Condor для паралельних обчислень при моделюванні фізичних процесів // Вісник Київського університету. Сер.фіз.-мат.наук.- 2003. - №2. - С. 325-330.

6. Безшийко О.А., Вишневський І.М., Горда О.Є., Желтоножський В.О., Каденко І.М., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрільчук М.В. Дослідження середніх кутових моментів первинних продуктів фотоподілу ядер 237Np та 238U // Вісник Київського університету. Сер.фіз.-мат.наук.- 2004. - №2. - С. 457-464.

7. Бесшейко О.А., Ермоленко Р.В., Каденко И.Н., Плюйко В.А., Желтоножский В.А. Анализ фотоядерных реакций с применением кода “Empire II” // Изв. РАН. Сер.физ. - 2004. - Т. 68, №11. - С. 1547-1552.

8. Бесшейко О.А., Вишневский И.Н., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрильчук Н.В. Изучение изомерных отношений на ядрах-продуктах фотоделения 238U и 237Np // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень НАН України. - 2004. - №2(13). - С. 17-23.

9. Бесшейко О.А., Вишневский И.Н., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрильчук Н.В. Изомерные отношения и средние угловые моменты для продуктов фотоделения 238U и 237Np // Изв. РАН. Сер.физ. - 2005. - Т. 69, №5. - С. 658-662.

10. Бесшейко О.А., Вишневский И.Н., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрильчук Н.В. Исследование изомерных отношений в и реакциях на ядрах и // Изв. РАН. Сер.физ. - 2005. - Т. 69, №5. - С. 663-666.

11. Bezshyyko O.A., Kadenko I.M., Mazur V.M., Plujko V.A., Strilchuk N.V., Vishnevsky I.M., Yermolenko R.V., Zheltonozhsky V.A. Mean Angular Momenta of Primary Photofission Products // Proc. of International Conf. on Nuclear Data for Sci. and Technology "ND2004". Sept. 26-Oct. 1, 2004. - Santa Fe (USA). - N.-Y., 2005. - AIP Conf. Proc. Vol. 769. - Part.1. - P. 641-643.

12. Plujko V.A., Bezshyyko O.A., Kadenko I.M., Golinka-Bezshyyko L.O. Implantation and Testing of Photonuclear Channel in Code Empire II // Proc. of International Conf. on Nuclear Data for Sci. and Technology "ND2004". Sept. 26-Oct. 1, 2004. - Santa Fe (USA). - N.-Y., 2005. - AIP Conf. Proc. Vol. 769. - Part.2. - P. 1108-1111.

13. Безшийко О.А., Голінка-Безшийко Л.О., Каденко І.М., Плюйко В.А., Шашко О.С. Використання фотоядерних реакцій для вивчення структури ядра та механізмів ядерних реакцій // Вісник Київського університету. Сер.фіз.-мат.наук.- 2005. - №2. -С. 384-388.

14. Bezshyyko O.A., Golinka-Bezshyyko L.O., Kadenko I.M., Mazur V.M., Plujko V.A., Strilchuk N.V., Vishnevsky I.M., Zheltonozhsky V.A. Isomer ratios and mean angular momenta of photonuclear reaction products // Problems of Atomic Science and Technology. Ser.: Nuclear Physics Investigations. - 2005. - №6(45). - P. 17-20.

15. Бесшейко О.А., Ермоленко Р.В., Каденко И.Н., Плюйко В.А., Желтоножский В.А. Анализ фотоядерных реакций с применением кода “Empire II” // Тезисы докл. на LIII междунар. совещ. по яд. спектроскопии и структ. атомного ядра “ЯДРО-2003”. 7-10 окт, 2003. - Москва. - 2003. - С. 183.

16. Бесшейко О.А., Вишневский И.Н., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрильчук Н.В. Изомерные отношения и средние угловые моменты для продуктов фотоделения 238U и 237Np // Тезисы докл. на LIV междунар. совещ. по яд. спектроскопии и структ. атомного ядра “ЯДРО-2004”. 22-25 июня, 2004. - Белгород (Россия). - 2004. - С. 84.

17. Бесшейко О.А., Вишневский И.Н., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрильчук Н.В. Исследование изомерных отношений в и реакциях на ядрах и // Тезисы докл. на LIV междунар. совещ. по яд. спектроскопии и структ. атомного ядра “ЯДРО-2004”. 22-25 июня, 2004. - Белгород (Россия). - 2004. - С. 64.

18. Bezshyyko O.A., Kadenko I.M., Mazur V.M., Plujko V.A., Strilchuk N.V., Yermolenko R.V., Zheltonozhsky V.A. Mean Angular Momenta of Primary Photofission Products // Abstr. of International Conf. on Nuclear Data for Sci. and Technology "ND2004". Sept. 26-Oct. 1, 2004. - Santa Fe (USA) - 2004. - P. 220.

19. Plujko V.A., Bezshyyko O.A., Kadenko I.M. Implantation and Testing of Photonuclear Channel in Code Empire II // Abstr. of International Conf. on Nuclear Data for Sci. and Technology "ND2004". Sept. 26-Oct, 2004. 1. - Santa Fe (USA) - 2004. - P. 244.

20. Bezshyyko O.A., Golinka-Bezshyyko L.O., Kadenko I.M., Plujko V.A., Zheltonozhsky V.A. Isomer Ratio Dependence on Parameters of Nuclear Models // Abstr. on LV National Conf. on Nucl. Phys. “Frontiers in the Physics of Nucleus”. June 28 - July 1, 2005. - Saint-Petersburg. - 2005. - P. 64.

21. Plujko V.A., Bezshyyko O.A., Golinka-Bezshyyko L.O., Kadenko I.M., Davidovskaya O.I., Yermolenko R.V. Comparison and Testing of Methods for E1 Strength Calculations // Abstr. on LV National Conf. on Nucl. Phys. “Frontiers in the Physics of Nucleus”. June 28 - July 1, 2005. - Saint-Petersburg. - 2005. - P. 104.

22. Бесшейко О.А., Вишневский И.Н., Голинка-Бесшейко Л.А., Желтоножский В.А., Каденко И.Н., Мазур В.М., Плюйко В.А., Стрильчук Н.В. Изомерные отношения и средние угловые моменты продуктов фотоядерных реакций // Тезисы докл. на III конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. 28 фев.- 4 марта, 2005. - Харьков. - 2005. - С. 29.