Введение к работе
Актуальность проблемы
Открытие вынужденного деления урана О.Ганом и Ф.Штрассман
[а] и его спонтанного деления Г.Н. Флеровым и К.А. Петержаком
[б] сыграло исключительную роль в ядерной физике и фактически
ознаменовало начало нового, самостоятельного направления суб
атомной физики - деления ядер. Практически вслед за этим выш
ла в свет теоретическая работа Н.Бора и Дж.Уиллера, объясняю
щая деление ядер в рамках так называемой "модели жидкой кап
ли" [в], которая явилась основополагающей в теории деления
ядер. Дальнейшее развитие теории деления в. основном пошло по
пути.усовершенствования этого модельного представления, осо
бенно значительного, когда процесс деления стал изучатся в
реакциях с тяжелыми ионами. Эти реакции позволили существенно
расширить по Z и А диапазон исследуемых ядер, а также дали
возможность изучать деление в широком диапазоне энергий вра
щения (угловой момент), возбуждения (температура) составного
ядра, образованного при слиянии ускоренного иона с ядром ми
шени.
Однако, при исследовании деления в реакциях с тяжелыми ионами необходимо принимать во внимание механизм образования составного ядра. Он зависит от условий входного канала реакции (энергии налетающего иона, комбинации ион-мишень) и непосредственно сказывается на характеристиках осколков деления. В связи с этим систематическое и детальное исследование в рамках единого подхода к измерениям массово-энергетических распределений осколков деления (МЭР), в широком диапазоне Z и А, в различных комбинациях ион-мишень, при различных энергиях возбуждения и угловых моментах составных ядер позволило бы получить важную информацию о природе крупномасштабного коллективного движении нуклонов, приводящего к делению ядер, а это в конечном итоге способствовало углублению наших представлений о свойствах ядерной материи.
Цель работы
1. Разработка высокоэффективной и прецизионной методики
измерения характеристик коррелированных продуктов ядерных реакций с тяжелыми ионами.
-
Систематическое экспериментальное изучение массовых и энергетических распределений осколков деления возбужденных ядер в диапазоне параметра Z2/A = 33 * 44 в реакциях с ускоренными ионами 12С (97 МЭВ) , 160 (128 МэВ), 2Ne (154 МэВ).
-
Изучение влияния углового момента {I) и энергии воз-буждения (Е ) на среднюю величину полной кинетической энергии (<Е>), дисперсии массовых и энергетических распределений осколков деления (<т2, а2) возбужденных составных ядер Ро (Z=84) и Ku (Z=104), образованных в различных комбинациях ион-мишень, при двух энергиях налетающего иона для каждой комбинации.
4.- Сопоставление полученных экспериментальных результатов с предсказаниями различных теоретических моделей деления ядер.
Научная новизна
Создан светосильный (П=185 мер) прецизионный времяпролет-ный спектрометр, позволяющий с высокой разрешающей способностью исследовать массовые ( 6М/М - 27.), энергетические (SE/E =< 17.) и угловые (ее, 8ф = 0.2) распределения продуктов ядерных реакций с тяжелыми ионами.
Разработан временной детектор на основе микроканальных пластин и рыхлого диэлектрического эмиттера из окиси магния. Детектор предназначен для регистрации легких энергичных продуктов реакции с тяжелыми ионами.
Впервые в рамках единого методического подхода проведено систематическое исследование МЭР осколков деления возбужденных ядер в диапазоне параметра Z2/A =33-5- 44, образованных в реакциях с тяжелыми ионами в более чем 20 комбинациях ион мишень. При этом впервые исследовано деление составных ядер 26510б, 108, образованных в сильноасимметричных комбинаци-ях Cf + О, Ne. Впервые в систематике <х были обнаружены две ветви, соответствующие процессу "истинного" деления составного ядра и "квазиделению".
Исследовано влияние углового момента и энергии возбужде
ния составного ядра на характеристики первых и вторых момен
тов МЭР осколков деления. С этой целью в различных комбинаци
ях ион-мишень и.при двух энергиях налетающего иона были изу
чены составные ядра ' Ро и Ки. Из полученной система
тики <Е >, измеренной с относительной погрешностью не более
17. в диапазоне
отсутствие влияния углового момента и энергии возбуждения на
величину <Е >. Также исследованы зависимости дисперсий МЭР
осколков деления от <> и е. диализ экспериментальных данных
проведен с учетом влияния эмиссии предлелителышх нейтронов
на характеристики МЭР. Определены зависимости dcr /d
dcr2/d«'2> от параметра делимости ( х> в области 0. 65^x^0. 90.
Для величины dcr2/d
Для области ядер с Z>100 подобные измерения проведены впер
вые. -
Полученные экспериментальные результаты сравнивались с различными теоретическими расчетами, в том числе, расчетами по диффузионной модели fг].
Практическая ценность работы
Созданная экспериментальная методика может быть использована для проведения корреляционных измерений продуктов реакций с тяжелыми ионами, изучения их массовых, энергетических и угловых распределений с целью исследования механизма и динамики взаимодействия, а также деления яде)) под действием тяжелых ионов, заряженных частиц, нейтронов и гамма лучей.
Разработанные детекторы - широкоапертурные позиционно-чувствительные многопроволочные лавинные счетчики и стартовые детекторы на основе микроканальных пластин рыхлых диэлектриков - могут быть использованы при разработке и создании новых экспериментальных установок для исследования реакций под действием заряженных или нейтральных частиц с ядрами. Созданные детекторы нашли свое применение и других научных центрах (ПАЯ, Россендорф, ФРГ; Национальная лаборатория тяжелых ионов ГАНИЛ, Франция), а также применяются для диагностики пучков
. 1
ускоренных тяжелых ионов.
Полученные систематики средней полной кинетической энергии, массовых и энергетических распределений осколков деления возбужденных ядер используются в построении теоретических моделей деления ядер.
Апробация работы
Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались на Международной школе молодых ученых по проблемам ускорителей заряженных частиц (Дубна, 1984 г.), на Международной школе-се-минар по физике тяжелых ионов (Дубна, 1989 г.), на Международном совещании по динамическим аспектам деления ядер (Смо-леница, Чехословакия, 1992 г.), на Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Алма-Ата, 1992), а также на рабочих совещаниях по экспериментальным установкам ЛЯР и первоочередным экспериментам на них, конференциях молодых ученых и специалистов ЛЯР, общелабораторных семинарах.
На защиту выносятся следующие положения и результаты
1. Созданный двухплечевой времяпролетный спектрометр является эффективным прибором для исследования характеристик осколков деления составных ядер образованных в реакциях с тяжелыми ионами. Он позволяет определять массы (с разрешением
5М/М - 27.), СКОРОСТИ (5V/V - 0.5), Энергии (6Е/Е * 17.) И УГЛЫ
разлета (5Є, 8ф =* 0.2) коррелированных продуктов ядерных реакций с тяжелыми ионами.
2.Созданный детектор на осюве микроканальных пластин и рыхлого диэлектрического эмиттера позволяет с высокими временным разрешением (St = ЮОисек) и эффективностью (с - 807.) регистрировать легкие продукты реакций с тяжелыми ионами с энергиями до 100 МэВ/нуклон.
3. Результаты системагического исследования МЭР осколков деления возбужденных ядер в диапазоне параметра Z /А = 33 + 44, образованных в реакциях с тяжелыми ионами, анализ которых позволил в систематике аг выделить две ветви - соответствую-
щая процессу "истинного" деления составного ядра и "квазиделению" .
-
Измеренные величины дисперсий массовых и энергетических распределений осколков деления находятся в разумном сог^ ласии с расчетами по диффузионной модели [г].
-
Установлено отсутствие влияния углового момента () и энергии возбуждения (Е ) на величину средней полной кинетической энергии осколков деления (<Е >), для которой получены верхние оценки d
>/& <0.3 кэв h~2, d /dE <0.01 в диапазоне <Є2>=(1*4)I03h2 и E =60*130 МэВ, соответственно. -
Анализ зависимостей массовых и энергетических распределений осколков деления от <2> и 0 выявил определенные трудности, обусловленные необходимостью учета испускания нейтронов в процессе деления и связанным с ним глубоким охлаждением делящихся ядер (особенно в области тяжелых ядер).
-
Построена систематика зависимостей первых и вторых моментов МЭР от <2>, согласно которой производная d
/d<2> значительно уменьшилась по сравнению с существующими оценками, напротив, da2/d
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она содержит 151 страницу машинописного текста (включая рисунки), 44 рисунка, 8 таблиц и списка литературы из 154 наименования.
