Введение к работе
В течение последнего десятилетия одним из наиболее плодотворных путей выяснения фундаментальных вопросов физики атомного ядра является экспериментальное изучение характеристик легчайших ядерных систем, в особенности, ядер с большим нейтронным избытком. Значительных успехов в этой области удалось добиться с появлением вторичных радиоактивных пучков. Пионерские работы Танихаты с соавторами [1,2] на радиоактивных пучках привели к обнаружению необычно больших сечений взаимодействия для ядер 6Не, 8Не, uLi и, как следствие, поставили вопрос о существовании большого нейтронного гало или протяженной нейтронной «шкуры» в таких слабосвязанных ядрах. Основываясь на гипотезе нейтронного гало для этих систем, было предсказано существование низколежащего гигантского дипольного резонанса или «мягкой» дипольной моды возбуждения [3]. Ядро "Li - так называемое боромиевское ядро - имеет кластерную структуру - 9Li+ti+n. Оно ядерно-устойчиво, но подсистемы n+ п и n + 9Li несвязаны. Многими отмечается, что несмотря на интенсивное изучение этого ядра, до сих пор нет ясного понимания структуры даже его основного состояния [4]. Необходимы более детальные корреляционные эксперименты для проверки различных теоретических моделей и изучения структуры низколежащих состояний "Li, так как расчеты ядра "Li в области континуума сильно чувствительны к выбору n + 9Li потенциала.
На момент выполнения данной работы информация о схеме уровней ядра "Li была крайне скудной. По сути, этому вопросу посвящены лишь два эксперимента, результаты которых противоречили друг другу [5,6].
Очень актуальной задачей является также проверка гипотезы существования в слабосвязанных нейтронноизбыточных ядрах особого класса возбуждения - «мягкой» моды дипольного резонанса.
Значительный интерес представляют характеристики ядерноне-стабильного изотопа 4Н. Это ядро исследовалась в большом числе экспериментов, но до сих пор полученные значения его энергии распада противоречивы. Здесь наблюдается схожая ситуация с проблемой "Li. Так в теоретической работе [7] отмечается, что неопределенность потенциала в подсистеме n + 3Н приводит к существенной сдвижке расчетной энергии для 5Н - резонанса, недавно обнаруженного экспериментально [8].
Особый интерес представляет вопрос о возможном существовании резонансных состояний в чисто нейтронных системах, например простейших, таких как Зп и "п. Экспериментальная ситуация по трехней-тронной системе на момент выполнения нами экспериментов была неоднозначной, а теоретические расчеты в различных моделях также не давали ясной картины [9]. Что касается тетранейтрона 4п, то здесь накоплено значительно меньше экспериментального материала.
Может ли система из многих нейтронов быть связанной? При всей экзотичности этого вопроса отметим, что такая ситуация строго не запре-щена исходя из имеющихся на данный момент у нас знаний о ядерных силах. Теоретический же расчет крайне сложен (проблема многих тел) и в настоящее время вряд ли может дать однозначный ответ. Единственный путь здесь - это эксперименты, актуальность проведения которых представляется несомненной, в особенности учитывая, что в работах [10, 11] сообщается о положительном результате поиска таких ядер.
Основными целями диссертационной работы являлись:
Спектроскопическое исследование экзотического ядра nLi в его упругих и неупругих столкновениях с протонами, поиск низколе-жащих уровней "Li, а также измерение угловых распределений упругого и неупругого рассеяния "Li + р для исследования деталей структуры состояний "Li.
Экспериментальное изучение нестабильного ядра Н при низких энергиях в двух реакциях: с использованием радиоактивного пучка 6Не - D(6He,a) и на пучке ионов лития - 6Li(6Li,8B).
Исследование нейтронных систем Зп и 4п в реакциях с ионами 7Li.
Поиск ядерностабильных мультинейтронов (хп) в спонтанном делении 2S2Cf.
Впервые для изучения нейтронноизбыточного ядра "Li проведены корреляционные измерения на вторичном пучке в обратных кинематических условиях. Это позволило наблюдать первое возбужденное состояние в "Li при Е * 1.3 МэВ с большой статистикой и изучить его структуру. Найдены и другие уровни ядра "Li.
Полученное угловое распределение для уровня 1.3 МэВ дало возможность установить, что это состояние имеет дипольную моду возбуждения.
Использование бинарных пучков ядер позволило одновременно получить данные для упругого рассеяния "Li + р и 8Не + р при энергиях 75А МэВ и 66А МэВ, соответственно.
Впервые ядро 4Н исследовалось в реакции D(6He,a)4H, где было получено новое значение дефекта массы 4Н. Это значение было подтверждено дополнительными измерениями реакции 6Li(6Li,8B)4H, выполненными под предельно малыми углами. В измеренных спектрах реакции D(6He,a) есть указание на наблюдение в 4Н возбужденного состояния.
Впервые получены непрерывные энергетические спектры, характеризующие возбуждения системы Зп в реакциях T(7Li,7Be)3n, 7Li(7Li,"C)3n, а также 4п в реакции 7Li(7Li,'C)4n под малым лабораторным углом (2).
Поиски мультинейтронных ядер хп впервые проведены в спонтанном делении (252Cf). Рассмотрен процесс замедления *п в веществе. Разработана и применена новая методика их поиска.
Найдены неизвестные ранее состояния в "Li и приведены значения их энергий;
Получены данные по упругому рассеянию "Li + р и 8Не + р при 75А МэВ и 66А МэВ;
Измерено угловое распределение для первого возбужденного состояния в "Li (1.3 МэВ) при энергии 68А МэВ и установлено, что оно соответствует переходу с L = 1;
Впервые в мире на циклотроне РНЦ применен вторичный радиоактивный пучок бНе для исследования ядерных реакций.
Определено новое значение дефекта массы ядра Н. В спектре а-частиц реакции D(6He,a) наблюден пик, который интерпретирован как наблюдение возбужденного состояния 4Н;
Получены энергетические спектры ядер 7Ве, "С, 10С из реакций T(7Li,7Be)3n, 7Li(7Li,"C)3n и 7Li(7Li,'C)4n под углами @„с = 10 и 2. Дана верхняя оценка сечения образования связанного ядра4п;
Разработана новая методика поиска нейтронных ядер. Дана верхняя оценка выхода мультинейтронов в тройном делении 252Cf;
Автор принимал непосредственное участие на всех этапах работы, начиная от планирования экспериментов и заканчивая представлением результатов на международных конференциях и в печати.
Экспериментальные результаты по спектроскопическому исследованию ядра "Li в его упругих и неупругих столкновениях с протонами и их анализ.
Полученное угловое распределение для уровня 1.3 МэВ дало возможность установить, что это состояние имеет дипольную моду возбуждения.
Использование бинарных пучков ядер позволило одновременно получить данные для упругого рассеяния "Li + р и 8Не + р при энергиях 75А МэВ и 66А МэВ, соответственно.
Спектры a-частиц и ядер 8В из реакций D(6He,a)4H и 6Li(6Li, В), полученное значение дефекта массы ядра *Н.
Экспериментальные результаты по изучению систем из трех и четырех нейтронов в реакциях T(7Li,7Be)3n, 7Li(7Li,MC)3n и 7Li(7Li,,0C)4n.
Результаты поиска нейтронных ядер в тройном делении ^Cf двумя различными методами.
Работы, составляющие материал диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах в РНЦ «Курчатовский Институт», Институте RIKEN (Япония), Институте HMI (Германия).
Результаты работы докладывались на следующих конференциях:
Международное Совещание по физике Ядра (39-ое Совещание по Ядерной Спектроскопии и Структуре Атомного Ядра), Ташкент, Апрель 18-21,1989.
International Conference on Exotic Nuclei, Foros, Crimea, 1-5 October 1991.
Meeting of Physical Society of Japan, Shizuoka, Japan, September 1994.
International Conference on Exotic Nuclei and Atomic Masses
(ENAM- 95), Aries, France, June 19 - 23,1995.
- International Workshop on Physics of Unstable Nuclear Beams,
August 28-31, 1996, SerraNegra, Sao Paolo, Brazil.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ