Введение к работе
- З -
Актуальность проблемы
Работа посвящена одному пз интенсивно развивающихся направлений современной физики тяжелых ионов - изучению ядерных реакций с участием сравнительно легких ядер ( А < 20), в том числе, близких к границе ядерной стабильности. После появления мощных ускорителей тяжелых ионов и проведения значительного числа экспериментов с вторичными пучками легких радиоактивных ядер традиционный интерес к изучению свойств не очень тяжелых ионов п динамике ядерных столкновений с их участием в последнее десятилетие значительно вырос. Это связано, з частности, с накоплением новых интересных экспериментальных занных по ядерным реакциям с участием легких слабосвязалных нейтроноизбыточ-ных и протонопзбыточных ядер.
Многие десятилетия исследований столкновений легких лоноз оставляют непроясненным ряд важных деталей механизмов ядерных реакций с их участием. Важным и интересным представляется анализ нерегулярностей волновых функций относительного движения легких понов в трехмерном пространстве, возникающих вблшш каустических поверхностей, образованных полем классических траекторий, проявление которых следует искать как в упругом рассеянпп, так и в квазпупругпх реакциях. Существует необходимость в подробном анализе угловых и энергетических распределений снарядоподобных и легких фрагментов, образующихся в ядерных реакциях при энергиях, близких к барьеру, когда механизмы ядерных процессов довольно многообразны. Сегодня представляет значительный интерес и проблема образования легких частиц в столкновениях тяжелых ионов. В частности, многие свойства энергетических, массовых и угловых распределений испускаемых легких фрагментов оказались неожиданными и не всегда могут быть объяснены в рамках существующих моделей и подходов. Кроме того, используемые теоретические подходы, как правило, обладают существенной неопределенностью в оценке абсолютных значенгаі полных п дифференциальных сечений прямых процесс ов.
_ 4 -
Динамические характеристики взаимодействия легких ядер также во многом остаются непроясненными. Например, мы имеем очень поверхностное представление о величине и характере дпссипатпвных сил, приводящих к переходу существенной части кинетической энергпп во внутреннюю энергию возбуждения сталкивающихся ядер, и их роди в столкновениях с участием легких ионов. Большее внимание должно быть уделено исследованию динамики процессов слияния сравнительно легких ионов, полного представления о которой нет до сих по]). Представляется важным детальное изучение динамики фрагментации снарядов в области нпзкпх п промежуточных энергии, в частностл, аналпо явлении, связанных с кластерными и коллективными степенями свободы.
Надежность и эффективность квазикласепчеекого опікання столкновении с участием тяжелых ионов с большими нарядами и массами не вызывают в настоящее время сомнении, что связано с полуклассическим характером поведения тяжелых ионов (малостью соответствующей деброи-левской длины волны). В силу многочастичностн и многоканлльностн задача квавтово-механического описания тяжелоиойных столкновении представляется неразрешимой п в случае частиц сравнительно малых масс. По нашему мнению, применение квазпкласепческого приближения для описания процессов с участием сравнительно легких ионов также могли бы ш-только упростить количественные оценки, но и дать более глубокое и ясное понимание наблюдаемых экспериментальных закономерностей. Меньшее число возможных каналов, как и меньшее число нуклонов, составляющих рассматриваемые ядерные системы, могут способствовать более четкому выяснению механизмов Ядро-ядерных столкновений.
С другой стороны, многочисленные экспериментальные данные по реакциям с участием легких ядер с предполагаемым нейтронным гало (l'i/< .1' Li. bt,1' Be.14 Be и т.п.) и протоноигюыточЕых ядер (например. '"Б) при низких и промежуточных энергиях требуют тщательного теоретического їм -иыслеккя. Полный теоретический анализ дпцамикп большей части .эксп<-рдшектально исследованных реакции с участием слабосвязанных снарядов {в частности, слияния, развала п уалонукдонных передач) фактически не
проводился. Прежде всего, это относится к ядрам с предполагаемыми одно-нейтронным п однопротонным гало. Представляется важным, например. анализ импульсных распределений снарядоподобных фрагментов и иричпн отклонения нейтронов на большие углы в канале развала таких ядер, роли волновой функции основного состояния снаряда и его взаимодействия с .мишенью в угловых и энергетических распределениях фрагментов снаряда л т.д. В свою очередь инклюзивный характер значительной части экспериментальных данных препятствует четкому выявлению роли различных механизмов реакций. Существующие теоретические модели не позволяют достичь наглядности и относительной простоты описания таких процессов. На наш взгляд существует необходимость в развитии новых теоретических моделей, способных принять во внимание особенности свойств слабосвязанных ядерных систем и достаточно адекватно учесть многоканальную динамику столкновения и дать, наглядное объяснение имеющимся экспериментальным данным.
Целью работы является развитие квазшсгассического подхода к описанию упругого рассеяния легких ионов и малочасппноп кзаглз^есыш модели "молекулярной,динамики" ядро-ядерных столкновений с участием сравнительно легких ядер (в том числе, слабосвязанных), предлагаемой для описания процессов фрагментации, передач и слияния ггрл ниаких и промежуточных энергиях.. Одной из главных задач работы являлась также понимание и объяснение основных наблюдаемых экспериментальных закономерностей ядерных реакций с участием слабосвязанных ядер в области низких энергии (от кулоновского барьера до нескольких десятков МэВ/нукпон).
Новизна и практическая ценность работы
В работе предложено проводить "неполный"' квазпкласепческпй анализ упругого рассеяния легких частиц, который при значительно меньшей трудоемкости вычислений по сравнению с "полным1' кваппкласспческнм анализом сохраняет "траєкторную" наглядность и позволяет оппсывать основные закономерности угловых распределений даже в случае самых легких чнчтч'щ (включая нуклоны), когда основной-вклад в сечение вносят всего
несколько парциальных волн.
Одним па самых трудоемких этапов квазпкласснчеекого анализа с помощью комплексных траектории является вычисление комплексных точек поворота. Построенная параметризация главной и внешней комплексных точек поворота дает возможность ускорить процесс вычислении по сравнению с точным квантовым расчетом.
Обнаружены новые каустические особенности волновой функции относительного движения легких ионов, возникающие за счет траектории, огибающих ядро и проходящих через него (в дополнение к известным особенностям, связанным с ''кулоновской" каустикой и "кулонові кіш" клювом). Исследована эволюция каустик в зависимости от энергии и параметров потенциала. Предложена классификация каустических особенностей, возникающих в ядро-ядерных столкновениях. Построено квазнкласснческое приближение для волновой функции относительного движения легких ИОНОВ непосредственно в трехмерном пространстве с учетом возникающих каустик.
Развита классическая малочастпчная модель "молекулярной динамики" для описания процессов фрагментации и передач в ядро-ядерных столкновениях. Продемонстрированы широкие возможности модели. Детально исследованы реакции с участием нентроноизбыточных п протононзбыточных ядер, в частности, l\Be +4SiTi.sB 4-12 С. при энергиях до 50 МзВ/нуклон Рассчитаны угловые, энергетические и импульсные распределения коров (тяжелых ядер-остатков снаряда) и нуклонов, образующихся і! реакциях развала. Достигнуто хорошее согласие с- экспериментальными данными и дано наглядное объяснение экспериментально наблюдаемым закономерностям. Исследована роль различных взаимодействии (кор-мишень. нуклон-кор. нуклоы-мишекь) в образовании предравновесных частин. Выяснен вклад различных прицельных параметров, роль центробежного и кулоновского барьеров и энергии связи в динамике ядерных реакций с участием слабосвязанных ядер. Вычислены абсолютные значения сечении основных к;і палов реакции. Исследованы механизмы ядерных реакций с участием слабо связанных ядер при низких энергиях вблизи кулоновского барьера (< 10
МзВ/нуклон). Вычислены функции возбуждения в каналах полного и неполного слияния, развала снаряда, срыва нейтрона. Проанализирована роль . дпесппатпвных сил в динамике ядро-ядерных столкновений при низких энергиях.
Апробация
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 41, 43. 44. 43 Международном Совещании по ядерной спектроскопии п структуре атомного ядра (1991, 1993 - 1995 гг.), на Европейской физической конференции по ядерной динамике при низких энергиях (LEND-95, Санкт-Петербург, апрель 1995). Вошедшие в диссертацию результаты обсуждались на семинарах ЛТФ ОИЯИ, кафедры ядерной физики СПбГУ и кафедры теоретической фпзпки ЧГУ. Основные результаты представлены з работах, список которых приведен в конце автореферата.
Струхтура диссертации
Настоящая диссертация состоит из Введения, четырех глав и Заключения. Общий объем диссертации 12G страниц, включая 53 рисунка. 2 таблицы п список литературы пз 147 наименований.
