Введение к работе
. ' Актуальность работы. Настояиая работа выполнена на стыке интересов ядерной физики и физики ион-атомных столкновений. Исследования в этой области, получивиие свое развитие в последние' несколько лет, дают уникальную информацию как о динамических характеристиках ядерных превращений, так и о механизмах перестройки атомной оболочки под действием быстрых заряженных частиц.
Актуальность изучения электронных возбуждений, сопровождающих ядерные взаимодействия, определяется необходимостью применения знаний об этих процессах при решении важнейших задач науки и техники, таких, например, как создание новых типов лазеров, разделение изотопов тяжелых элементов, термоядерный синтез и т.д. Следует отметить и прикладной аспект исследований ион-томных столкновений, связанный с развитием" методики ионо-флуоресцентного анализа под действием пучков тяжелых заряженных частиц.. Данная методика находит все большее применение при разработке технологии.изготовления интегральных микросхем, в медицине, геологии, а такге при проведении экологической экспертизы.
В данной работе исследована возможность изучения процессов образования и распада возбужденных состояний ядер с помощью эффектов, связанных с перестройкой электронных оболочек атома. Так, интерференционные явления в выходах характеристического рентгеновского излучения при иояизацйи внутренних атомных оболочек в реакциях под действием быстрых заряженных частиц позволяют определять времена жизни ядерных состояний в диапазоне от 10"" до I0"21 г., что соответствует энергиям возбуждения ядер порздш нескольких десятков ИзВ. Яри этях
энергиях динамика протекания ядерных реакций определяется несколькими конкурируйте! механизмами, такими как образование составного ядра, прямые и предравновесные процесса.
Использование методик, основанных на регистрации характеристического рентгеновского излучения, в такой традиционной области ядерной физики низких энергий, как а-распад и спонтанное деление тяжелых ядер, может не только подвергнуть серьезной проверке существующие теоретические модели, описывающие ядерные превращения, и имеющиеся экспериментальные данные, но и дать уникальную информацию о процессе кластеризации о-частиц на поверхности ядра, пространственной конфигурации делящейся системы и т.д. Возможность развития методики регистрации рентгеновского излучения, сопровоадающего ядерное взаимодействие, в значительной степени связана с успехами дальнейшего как экспериментального, так и теоретического исследования процесса ионизации атома. При этом основной акцент таких исследований в последнее время сыэстился в сторону анализа дифференциальных характеристик процесса ионизации, . таких как распределение вероятности ионизации в зависимости от прицельного параметра столкновения ядер, энергетические спектры внбитых электронов и т.п., дающих более полную картину изучаемого явления.
Цель работы. ^,.
1. Разработка к создание мотоднки измерения энергетических
спектров электронов, выбитых с внутренних атомных оболочек при
ядерных превращениях.
2. Апробация методики измерения энергетических
распределений выбитых электронов на примере ионизации
к-оболочки етома при а-распаде тяжелых ядер.
-
Развитие квантовомаханзческого подхода к описанию процесса ионизации внутренних оболочек атома в ядерных превраоекиях в раьках метода искаженных волн и в-матричной теории ядерная реакции. Исследование влияния различных этапов протекания ядерного процесса ( формирование продукте ядерного ейпкуодзйствия внутра ядра, его прохождение через кулоновский барьер и движение во внешней по отношению к ядру области ) на форму энергетического спектра выбитых электронов и полной вероятности ионизации оболочки,
-
Экспериментальное изучение на примере резонансной ядерной рсякцпа 2ТА1(р,р} влияния конечного времени жизни состевной ядерной системы на вероятность ионизации к-ооолочки атоиз.
Научная новизна работы. Разработана експериментальная іктодкка, позволяющая производить' измерения энергетических распределений электронов, выбитнх с внутренних атомных оболочек я процесса ядерного превращения,
С поіппьв отой методики впервые измерены абсолютные винчения выходов к-элс;;тронов при о-распадо изотопов полония 'я р,';она.
Елерзыв измерены вероятности ионкзіция к-оболочкн атомов алямзшия в процессе ядерной реакции ггАКр,р), протекаваей с всоСутдсчкея полированных резонансных уровней составного ядра при энергиях нплэтаяцего протона Ег- 1183, 1Э6Е и 1723 кэВ.
Разработан кваитовомеханическин подход к опнсанив процесса ионизации внутренних оболочек атома, сопроводившего ядсрнтс превращения, основанный на методе искаженных воли и R-иатркчііой теория ядерних реакций, к учитывавший вклад в вероятность тонизация от подхулоковской и внутриядерной областей
конфигурационного пространства волновых функций относительного ядерного движения.
На примере резонансной ядерной реакции z7Aiip,p) и а-распада ряда изотопов Ро и Rn исследовано влияние подбарьерной области на вероятность ионизации к-оболочки атома.
Практическая ценность работы. Разработанная методика измерения выхода характеристического рентгеновского излучения в совпадении с частицами - продуктами ядерных реакций может быть использована для проведения корреляционных измерений в ядерных реакциях под действием заряженных частиц, а также при выполнении ре1от по микроэлементному анализу многокомпонентных образцов - в частности, для определения сверхмалых концентраций тяжелых о-радиоактивных атомов в конструкционных материалах интегральных микросхем. Достигнутая в ходе выполнения работы надежность электронной аппаратуры позволяет проводить долговременные ' эксперименты с многомерными измерениями в течение нескольких месяцев, ' что открывает возможность сверхпрецизионных исследований.
Полученные экспериментальные данные о временах протекания ядерной реакции 27АКр,р> при различных резонансных анергиях налетающих протонов могут быть использованы для проверки существующих теоретических подходов к описанию структуры возбужденных состояний атомных ядер.
, Результаты изучения энергетических спектров выбитых электронов при о-распаде тяжелых ядер могут послужить основой для дальнейшего совершенствования теоретических представлений о механизме ионизации внутренних атомных оболочек тяжелыми заряженными частицами.
Предложенная теоретическая модель, а также разработанный
на і ви рс пакет программ для расчета характеристик процесса ионизации внутренних оболочек атома при ядерном рассеянии или а-распаде тяжелых ядер и обработки экспериментальных данных, могут бить использованы" для решения разнообразных фундаментальных и прикладных задач физики ион-атомных столкновений.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
-
Разработанная методика измерения энергетических распределений электронов, выбитых с внутренних оболочек атома в процессе ядерных превращений.
-
Измеренные с помощью данной методики энергетические распределения к-электронов, выбитых в состояния непрерывного спектра при а-распаде ряда изотопов тяжелых ядер.
-
Метод расчета дифференциальных и полных сечений и вероятностей ионизации внутренних оболочек атома при ядерном рассеянии или а-распаде, основанный на приближении искаженных волн и R-матричной теории ядерных реакций при низких энергиях.
-
Результаты анализа в рамках предложенного метода влияния динамики протекания ядерного рассеяния или а-распада на вероятности ионизации и энергетические распределения выбитых к-электронов. Теоретическое подтверждение наличия влияния относительного движения .'ядер в подбарьерной области на вероятность ионизации к-оболочки атома на примере ядерной реакции 27А1(р,р), протекающей с возбуждением ряда изолированных резонансных уровней составного ядра si, в диапазоне энергий налетавшего протона от I до 2 КэВ.
-
Измеренная зависимость вероятности ионизации L-оболочкя атомов 'золота протонами с энергией ~ З ШВ от прицельного параметра столкновений и результати теоретического анализа
угловых зависимостей вероятностей ионизации L-подоболочек для данного случая.
Апробация работы. Материала, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались
- на специализированных семинарах .лаборатории ядерных
реакций ОФАЯ НИИЯФ;
на її Всесоюзном семинаре по временам гжиэни возбузденных ядерных состояний, г.Ленинград, 1388 г.;
на х Всесоюзной конференции по физике электронных и атомных столкновений, г.Ужгород, 1988 г.;
на xxxix Всесоюзном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, г.Ташкент, 1989 г.;
на XV Международной конференции по физике электронных и атомных столкновений, г.Брайтон, Великобритания, IS87 г.;
на XVI Международной конференции по физике электронна и атомных столкновений, г.Нью-Йорк, США, 1989 г.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах р-7].
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она содержит 119 страниц машинописного текста, 22 рисунка , 1Б таблиц и 16S наименований цитированной литературы, 'всего 163 страницы.
