Введение к работе
Актуальность темы 3 теории атомных и ядерных столкновений учет многочастичных ч Ьфек-тов играет важную роль. Однако анализ взаимодействий многонуклонных систем является очень трудной задачей. Эффекты кластеризации для легких ядер позволяют сводить многочастичные задачи к трех, четырех частичным задачам, что существенно облегчает их анализ. В данной работе мы рассматриваем трехчастичные кулоновские эффекты, учет которых играет важную роль для получения асимптотически верных при больших припельных параметрах значений амплитуд для реакций развала легких ядер в поле тяжелого многозарядного ядра, и имеет самостоятельный интерес. Эта задача продолжает привлекать к себе внимание на протяжении уже многих лет.
Особый интерес к данной проблеме проявился в связи с изучением ядерных процессов синтеза элементов на Солнце и звездах, требующим знания сечении реакций при сверхнизких энергиях в масштабах ядерной физию. Точное экспериментальное определение сечений таких реакций невозможно из-за их печезающе малых значений. Как известно [1], такие реакции характеризуются величиной S(E), так называемым астрофизическим 5-фактором. определяемым из выражения:
S(E)
а(Е) = -— ехр{-2щ), (1)
где г/ = :[Z-2e.^/hv -кулоновский параметр, ;ц, гг-заряды частіш, v -относительная скорость сталкивающихся частиц.
Реакции прямого радиационного захвата ^Не(АНе,у)' 5е играют важную роль в образовании солнечной энергии. Экспериментально реакция изучена при энергии столкновения Е > 100 кэВ. В действительности для астрофизики необходимо знать сечение реакции при энергиях 10 -20 кэВ. Важными являются реакции
a + d — 6Li + 7, и
а + 1 —> 7Ы + у,
определяющие отношение 6Ы/' Ы в звездах. Рсакпия 12С(о, у)16О играет определяющую роль в гелиезом цикле горения красных гигантов. Так как все эти реакции в звездах происходят при энергиях столкновения Е < ЮОкэВ. их экспериментальное изучение при этих энергиях представляет собой очень грудную задачу. Поэтому в ряде работ [2, 3] пред-
лагается метод определения S-фактора из реакций кулоновского развала легких ядер в поле тяжелого многозарядного иона. Осуществляя экспериментально процесс измерения дифференциального сечения реакции кулоновского развала легких ядер в поле тяжелого нона сразу по двум фрагментам легкого ядра ( по схеме измерений на совпадения ), а затем используя теорему детального равновесия, рассматривая ион как источник виртуальных фотонов, можно найти искомое сечение синтеза. При этом однако встает проблема учета кулоновского трехчастичного взаимодействия в конечном состоянии. Корректный учет трехчастичных ку-лоновских эффектов для получения верного значения астрофизического фактора в областях сверхнизких энергий является актуальной задачей.
В последние годы открыты и интенсивно исследуются экспериментально и теоретически замечательные долго живущие трехчастичные системы, состоящие из ядра гелия, электрона и тяжелой отрицательно заряженной частицы (антипротона, К~,7Г~ мезопов). Эти системы имеют необычно большой полный угловой момент. Наибольший интерес вызывает антипротонный гелий, состоявши из ядра изотопа гелия, антипротона и электрона. Эта система живет удпвгагельно большое время (до десятков микросекунд), что на семь порядков превышает характерное время жизни антипротонов в среде. ~ 10_12с, а ее полный угловой момент имеет значения порядка L ~ 3-5.
В настоящее время антипротонный гелий интенсивно исследуется в экспериментах на самом мощном источнике антипротонов в ЦЕРНе. Используя уникальную методику индуцированной лазером резонансной ан-нигилялчи, к настоящему времени удалось измерить со спектроскопической точностью энергии десяти переходов в 4Нере и дзух переходов в ъНере. Получена обширная информация о временной эволюции антипротонного гелия, изотопических эффектах, влиянии плотности и фазового состояния среды, роли различных примесей. Обзор теоретических результатов и проблем в исследовании антипротонного гелия дан в [6].
В настоящее время обсуждаются различные способы образования ан-іиводорода, его хранения в ловушках, а также возможность измерения различных свойств этого простейшего атома антиматерии. Одним из таких методо" является предложенный в [7] процесс образования ангиводорода Я при взаимодействии антипротонного птома гелия рНе+ с позитроном е+ или позитронием Ps(e+e~). Наибольший интерес представляет экзо-
термическая реакция
. рНе+ +Ps —у Й + Не + 6.8эВ, (2)
в которой образование ангиводорода может происходить при любых энергиях начальных частиц. В настоящее время огсутспзуют какие - либо теоретические или экспериментальные данные о скоростях реакции (2). а также о других каналах взаимодействия Ps и рНе+. Важность теоретического исследования сечений процессов взаимодействия Ps и рНе+ подчеркнута в [7]. Интересную проблему представляет также возможность образования связанных состояний позитрона и антипрогонного гелия. Наличие таких состояний может существенно повлиять на сечения процессов, а также привести к появлению дополнительных каналов образования антиводорода.
Цель диссертационной работы
Развитие методов корректного учета кулоновского трехчастігшого взаимодействия в конечном с остояния при вычислении амплитуд реакций кулоновского развала легких ядер в поле тяжелого многозарядного иона в кинематической области энергий, где возможно извлечение астрофизического фактора. Развитие метода вычисления эффективного потенциала взаимодействия анпшротонного гелия с позитронием.
Научная новизна работы
Новизна работы заключается в нахождении качественней оценки влияния трехчастичных эффектов при кулоновском развале легких ядер. Нами была получена обшая качественная асимптотическая оцек ка отношений дифференциалышх сечений с учетом и без учета трехчаси;чных кулоно-вских эффектов. Мы использовали асимптотику [J] кулон>вской волновой функции для больших значений прицельного параметра и, произведя разложение по малому параметру, учитывающему трехчастичные эффекты, оценили значения амплитуд методом стационарной фазы. После усреднения до прицельному параметру удалось получить нашу оценку. По полученной качественной формуле были произведены оценки влияния трехчастичных эффектов на сечения конкретных реакций кулоновского развала легких ионов на два фрагмента в поле тяжелого многозарядпого ядра.
В работе предлагается описание неупрутого взаимодействия и реакций ( в частности, реакций образования антиводорода) в системе
pHe+ + Ps. Показано, что существенное значение имеют резонансные переходы. Указаны возможные начальные и конечные состояния подсистем для переходов резонансного тина. Предложен метод расчета эффективных потенциалов уравнений сильной связи каналов в системе pHe++Ps. Проведены численные расчеты эффективных потенциалов. Полученные результаты могут быть использованы для расчета сечений неупругих процессов, в том числе рождения антиводорода, а также для определения возможных связанных состояний позитрония и антипротонного атома гелия.
Практическая ценность работы
В работе развита методика вычисления амплитуды кулоновского развала легких ионов на два фрагмента с использованием эйконального приближения и учетом асимптотики кулоновской трехчастичной волновой функций а также получена общая качественная оценка влияния трехча-стичных эффектов при кулоновском развале легких ядер. Эти разулътигы позволяют получать более точные значения для величины астрофизического S-фактора.
Результаты по взаимодействию антипротонного атома гелия с позитронием могут быть испохьзованы для расчета сечений неупругих про-цсстов. в том числе рождения ангиводорода, а также для определения возможных связанных состояний позитрония и антипрогонного атома гелия.
На защиту выносятся следующие результаты:
-
Разработка метода вычисления амплитуды кулоновского развала легких ионов на два фрагмента в поле тяжелого многозарядного иона в асимптотическом приближении по прицельному параметру.
-
Разработка численной схемы расчетов сечения развала ЬЫ на ш1 Ь в высокоэнергетическом приближении и сравнение с экспериментальными данными.
-
Асимптотическая оценка влияния трехчастичных кулоновских эффектов при развале легких ядер в поле тяжелого ядра, когда разлетающиеся фрагменты имеют сверхнизкую энергию относительного движения.
4. Разработка численной схемы вычисления эффективных потенциалов взаимодействия рНе+ с позитронием в приближении сильной сгязи каналов.
Апробация работы
По теме диссертации опубликование три статьи в зарубежной печати, препринт ОИЯИ и тезис (смотри прилагаемый список научных работ по теме диссертации). Полученные результаты докладывались на конференции молодых ученых -Ташкент ИЯФ 92г. , на совещании по физике Солнца Самарканд 93г. на семинаре ЛТФ ОИЯИ, на международной школе (Алмати 92г. ) и на семинарах кафедры теоретической физики ТашГУ.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы.
