Введение к работе
- з -
Актуальность проблемы.
Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что ішение задач, сформулированных в ней, позволяет в значительной епени преодолеть существующие трудности исследований природы и іойств Дипольного гигантского резонанса (ДГР), наблюдаемого в іергетических зависимостях сечений фотоядерных реакций в различных :спериментах и интерпретации их результатов.
Обнаружение в 70-х годах промежуточной структуры ДГР потребова-I существенного пересмотра теоретических подходов к описанию высо->энергетичных коллективных состояний ядер. Оно сделало очевидным, о ДГР не может быть интерпретирован только в рамках базиса ilh-возбуждений, поскольку не может быть сведен к і - 2 выделенным гстояниям. На самом деле происходит сильное дробление сечения фо->ядерной реакции в области ДГР по многим отдельным состояниям, шчем разброс энергий этих состояний достигает нескольких МэВ. Был юдложен целый ряд эффектов (конфигурационное расщепление ДГР, юспиновое расщепление ДГР, эффекты, обусловленные деформацией іер и др.), которые способствуют разбросу дипольных состояний по іергии и формированию большой ширины ДГР. Изучение роли таких эф-жтов в процессах формирования ДГР является весьма актуальной за-ічей. Она требует для своего решения детальных исследований раз-<чных каналов распада состояний ДГР, определения не только полных, ) и парциальных сечений реакций, сечений многочастичных реакций.
Экспериментальные исследования такого типа представляют собой эсьма непростую задачу. С одной стороны выделение необходимых ка-элов часто требует регистрации на совпадение двух, трех и большего *сла частиц. С другой стороны во многих случаях необходимые каналы эобще по тем или иным причинам не могут быть прямо выделены в экс-эрименте. В многих случаях, когда это оказывается возможным сде-іть, обнаруживается, что результаты различных экспериментов зачас-/ю довольно сильно расходятся друг с другом. В первую очередь это 5условлено тем обстоятельством, что экспериментальные исследования обых процессов фоторасщепления атомных ядер связаны с целым рядом пецифических трудностей. Главной из них является отсутствие до астоящего времени достаточно интенсивных пучков моноэнергетических этонов. Такое положение дел заставляет экспериментаторов использо-ать разнообразные методы получения условий, в которых эффективный
- 4 -энергетический спектр фотонов с теми или иными допущениями мок рассматриваться как близкий к шноэнергетическому. На сегодняшні-день число методов создания таких условий весьма велико, следствие чего является наличие расхождений в данных. Существенные расхондс-ния в имеющихся на сегодняшний день фотоядерных данных представляк серьезную проблему при интерпретации результатов различных экспер* ментов. Эти расхождения не могут быть разрешены стандартными мете дами анализа и оценки данных. В то же время они не позволяют прс вести детальные исследования многих эффектов, связанных с особеї ностями возбуждения и распада высоковозбуаденных состояний яде{ Все это делает весьма актуальной и задачу получения надежных дани о сечениях фотоядерных реакций на основании результатов разных экс периментов.
Проблема получения точных и надежных данных о сечениях реакці в условиях, когда результаты отдельных экспериментов не согласуют! друг с другом, непосредственно связана с проблемой определения учета систематических погреиностей отдельных результатов. Для свої го решения эта проблема требует:
накопления информации, полученной для сечений реакции в ра; ных экспериментах, создания соответствующего банка данных;
совместного анализа всей совокупности накопленных данных учетом условий тех экспериментов, в которых они были получены, ио ледования причин расхождения данных в разных экспериментах;
разработки методов учета влияния этих причин на результ каждого конкретного эксперимента.
Решение этой проблемы - проблемы оценки данных - и получен данных, свободных от заметных систематических погрешностей, во мн гих случаях создает возможности для получения новой информации полных и парциальных сечениях фотоядерных реакций, сечениях мног частичных реакций, а следовательно и о каналах распада ДГР. Так информация, в свою очередь, позволяет на качественно новом уров провести детальные исследования особенностей фоторасщепления ато ных ядер.
Цель работы.
Целью настоящей работы является проведение детальных исслед ваний ряда особенностей фоторасцепления легких и средних ядер основе новых данных о каналах распада ДГР, полученных с помоп оцененных сечений большого числа фотоядерных реакций, в том чис таких, которые не были ранее исследованы экспериментально.
- 5 -В диссертации решались следующие основные задачи:
создание Банка фотоядерных данных, содержащего в компыотер-штаемом виде информацию о выходах и сечениях различных фотоя-шх реакций, полученных в разных экспериментах, а также деталь-сведения об условиях проведенных экспериментов;
исследование количественных характеристик зависимостей ос--их параметров (амплитуда, энергетический центр тяжести, форма) эний фотоядерных реакций от типа эксперимента;
разработка методов учета систематических расхождений резуль-эв разных фотоядерных экспериментов, приведения их к единому оставлению (единая аппаратная функция - эффективный фотонный <тр, единые шкалы энергии фотонов и абсолютной величины сечения сции);
разработка методов обработки результатов различных экспери-гов с использованием статистических критериев согласованности шх и методик оценки величин систематических погрешностей;
- оценка в условиях учета систематических погрешностей исход-
данных большого числа полных, парциальных сечений фотоядерных
-сций. а также сечений многочастичных реакций, в том числе и це-э ряда таких, которые не были ранее исследованы эксперименталь-
- использование особенностей (высокая статистическая точность,
словленная объединением в процедуре оценки информации большого
па исходных данных, низкий уровнень систематических погрешнос-
) оцененных сечений для детального исследования надежности про-
уточной структуры ДГР;
- проведение на основе новых данных о каналах распада состоя-
ДГР, полученных с помощью оцененных сечений, детальных исследо-
ий особенностей формирования и распада высоковозбужденных состо-й легких и средних ядер.
Новизна работы и практическая ценность работы.
Научная новизна и практическая ценность диссертационной работы
е результатов определяются тем. что большинство из них получено
рвые.
Впервые с использованием новой информации о каналах распада
ядер 6,7Li, полученной на основе большого числа оцененных пол-
и парциальных сечений фотоядерных реакций и сечений многочас-
ных реакций:
определены величины конфигурационного расщепления ДГР и а отношения интенсивностеи соответствующих высоко- к низкоэнергети1 ных компонент ДГР ядер 6,7Li;
изучены эффекты кластерной структуры ядер 6,'1д, определеї соотношения различных кластерных конфигураций;
интерпретировано наблюдаемое для ядра 6Li нарушение заряда вой симметрии распадов состояний ДГР;
интерпретированы механизмы реакций, сопровождающиеся возниі новением вторичных іС-квантов с характерными энергиями, равны энергиям связи конечных ядерных систем d и 3Н.
Впервые на основании новых данных о каналах распада ДГР яд< б3,б5Си и детального анализа схем возбуждения и распада состояний различными значениями изоспина ядер 63,б5Си и соседних с ними:
идентифицированы изоспиновые компоненты сечений реакці (У.п) и W,p);
развит новый подход к интерпретации изоспинового расщеплен) ДГР ядер 63,65Си;
получены значения параметров величины этого расщепления ДЕ соответствующих им значений энергии ядерной симметрии U0;
получены значения параметра R отношения интенсивностеи изо* пиновых компонент.
Впервые на основе систематики информации о значениях параме1 ров Uq и R изоспинового расщепления ДГР для большого числа ядер < 13С до 181Та выявлены и интерпретированы расхождения экспериме; тальных данных с теоретическими предсказаниями простой модели, ра витой для описания изоспинового расщепления ДГР тяжелых ядер.
Новые данные о фоторасщеплении легких (6,'Li) и среди: (63,б5Си) ядер расширяют современные представления о механизм взаимодействия іґ~квантов различных энергий с атомными ядрами, ос бенностях процессов возбуждения и распада по различным каналам в: соковозбужденных состояний ядер, природе процессов, влияющих формирование ДГР атомных ядер, включая конфигурационное и изоспин вое расщепления ДГР.
Впервые в условиях учета систематических погрешностей дани различных экспериментов исследованы особенности промежуточн структуры ДГР ядер 160, 141Рг и 208РЬ и оценены их параметры,
Впервые в условиях учета систематических погрешностей исходи данных оценены сечения 44 реакций, в том числе ряда таких, котор не были ранее исследованы экспериментально. Они содержат в се
- 7 -льшую часть накопленной к настоящему времени экспериментальной формации о соответствующих реакциях и уточняют современные предс-вления об энергетическом положении и амплитудах особенностей про-жуточной структуры ДГР большого числа ядер. Особое значение имеют [ененные сечения реакций, которые не были исследованы эксперимен-ільно.
Впервые разработаны метод совместной оценки результатов раз-нных фотоядерных экспериментов, учитывающий их систематические вхождения, обусловленные различием экспериментальных условий, ал-эритм обработки сечений реакций, полученных в различных экслери-энтах, использующий статитические критерии их согласованности друг другом, а также методы оценки сечений, которые не были исследова-j экспериментально. Разработанные методы обеспечивают возможность элучения новой информации о различных, в том числе и неизученных анее экспериментально, каналах распада ДГР. Метода имеют общий ха-актер и применимы для оценки сечений не только фотоядерных реак-ий, но и реакций другого типа.
Впервые количественные характеристики зависимостей таких пара-іетров, как амплитуда, положение энергетического центра тяжести и юрма сечения реакции от типа эксперимента установлены на основании інализа систематик соответствующих параметров большого числа (525) ;ечений полной фотонейтронной реакции U.Xn) на ядрах от трития до фана, полученных в различных экспериментах.
Создан Банк фотоядерных данных, содержащий в компыотерно-чита-эмом виде информацию о выходах и сечениях большого количества фото-ядерных реакций и сведения об условиях проведенных экспериментов. Зольшое количество экспериментального материала, полученного в раз-тачных экспериментах, позволило впервые поставить задачу изучения количественных характеристик зависимостей основных параметров сечений фотоядерных реакций от типа эксперимента, решение которой необходимо для учета систематических погрешностей отдельных экспериментов. Банк данных широко используется для информационного обеспечения фундаментальных и прикладных ядерно-физических исследований в НИИЯФ МГУ и в большом числе других организаций страны.
Основные результаты, выносимые на защиту.
Новые данные об особенностях фоторасщепления ядер б,71л, каналах распада состояний ДГР, параметры конфигурационного расщепления ДГР изотопов 6,7Li, количественные оценки эффектов кластерной
- 8 -структуры, взаимодействий в конечном состоянии, интерпретация механизмов реакций.
Новые данные о каналах распада состояний с различным изоспином ДГР ядер 63,65Си, новый подход к интерпретации изоспинового расщепления ДГР изотопов 63,б5Си, параметры этого расщепления.
Интерпретация систематик расхождений экспериментальных параметров изоспинового расщепления ДГР с теоретическими предсказаниями простой модели, развитой для описания изоспинового расщепления ДГР тяжелых ядер.
Параметры промежуточной структуры ДГР ядер 160, и1Рг и 208Рв.
Новые данные для оцененных в условиях учета систематических погрешностей исходных данных сечениях 44 реакций, в том числе ряда реакций, которые не были ранее исследованы экспериментально.
Метод совместной оценки результатов разных фотоядерных экспериментов, учитывающий их систематические расхождения, алгоритм обработки сечений реакций, полученных в разных экспериментах, использующий статистические критерии их согласованности друг с другом.
Количественные характеристики зависимостей амплитуды, положения энергетического центра тяжести и формы сечения реакции (On) от типа эксперимента.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на:
традиционных ежегодных Ломоносовских чтениях Московского государственного университета;
25-м (1975 г.). 28-м (1978 г.), 30-м (1980 г.). 31-м (1981 г.), 33-м (1983 г.), 35-м (1985 г.) - 42-м (1992 г.), 44-м (І994 г.), 47-м (1997 г.) Международных Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра;
Международном Совещании по ядерной структуре (1977г., То-каи-Мура, Япония);
Международной Конференции по ядерной физике в электронных взаимодействиях (1979 г.. Майнц, Германия);
Международной конференции по ядерной физике (1980 г., Бэркли, США);
Совещаниях консультантов МАГАТЭ Центров данных по ядерным реакциям (1982 г., Вена, Австрия; 1983 г., Обнинск; 1985 г., Париж, Франция; 1987 г., Брукхэвен, США; 1989 г., Вена, Австрия; 1991 г., Обнинск; 1994 г., Париж, Франция; 1996 г., Брукхэвен, США;
Международных Конференциях по ядерным данным для науки и техники (1988 г., Мито, Япония; 1991 г., Юлих, Германия; 1994 г., Гат-линбург. США);
14-м Международном Семинаре стран-членов СЭВ по фактографичес-інформации в области атомной науки и техники (1989, Рига); 8-м Международном Семинаре по электромагнитным взаимодействиям при малых и средних энергиях (1992 г., Москва); Международном Симпозиуме по методологии оценки ядерных данных I г., Брукхэвен, США);
Международном Симпозиуме по ядерным данным (1995 г., Токаи-Му-Іпония).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 22
»ЯХ /1 - 6, 9. И, 12, 15, 17, 18, 22, 23, 25, 26, 30, 35 - 38, 7 обзорах /7, 10, 13, 14, 16, 31, 39/, 5 препринтах /8. 19, 24, 29/ и 7 докладах /20, 27, 28, 32-34, 40/.
Личный вклад автора.
В диссертации представлены результаты исследований, выполнен-автором, а также рядом сотрудников, аспирантов и соискателей зго научным руководством. Участие автора в физической постанов-задач исследований, разработке методов анализа и интерпретации и, получении аналитических результатов, формулировании выводов гось непосредственным и определяющим. Под руководством автора и зго участии создан Банк фотоядерных данных, послуживший инфор-жной базой выполненных исследований.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из ВВЕДЕННЯ, шести ГЛАВ, ЗАКЛЮЧЕНИЯ и
(а цитированной ЛИТЕРАТУРЫ. Объем диссертации составляет 200 тц. Работа включает в себя 43 рисунка и 24 таблицы. Список ли-гуры состоит из 240 наименований.
