Введение к работе
. Актуальность. Исследования прохождения тяжелых высокознерготичес-ких ядер через гомогенные среды являются одной из наиболее актуальных задач современной физики. Пучки ускоренных ядер используются в таких областях знаний как ядерная физика, физика космических лучей, физика полупроводников, радиационное материаловедение, физика плазмы и т.д. Изучение прохождения быстрых многозарядных частиц через вещество может дать ценную информацию для проверки существующих представлений о составе и природе первичного космического излучения.
Следует отметить и прикладное значение исследований взаимодействий быстрых ядер. В первую очередь здесь можно выделить оценку радиационных эффектов, вызванных многозарядными частицами. Эти данные необходимы при конструировании защиты космических аппаратов, долговременных орбитальных станций и новых ускорителей, для решения вопросов радиационной стойкости материалов и оценки перспективности применения пучков тяжелых ионов в медицине.
Все это требует хорошего понимания процессов, имеющих место при прохождении тяжелых ядер с энергией около 1 ГэВ/нуклон через гомогенную среду. Поскольку современное состояние теории не позволяет надеяться на решение проблемы взаимодействий ядер с электронами, атомами и ядрами вещества теоретическим путем, то необходимо проведение новых экспериментов, позволяющих получить новый материал для проверки предлагаемых моделей взаимодействий.
Несмотря на кажущееся обилие экспериментальной информации, данные по прохождению ядер через гомогенные среды, особенно тяжелых, по прежнему отрывочны и неполны. В нерелятивистской области энергий ядра снаряда, особенно,для ядер с массовым числом более 100, экспериментальные исследования практически отсутствуют. Ряд моделей, описывающих такие интегральные характеристики процесса прохождения тяжелых ядер с энергией около 1 ГэВ/нуклон через гомогенную среду, как ионизационные пробеги тяжелых ядер, продольные и поперечные страгг-линги этих пробегов, средние длины свободного пробега ядер до неупругого ядерного взаимодействия, были созданы'и тестированы более 20 лет назад на заряженных частицах, имеющих маленькую массу и энергию. Поэтому, в настоящее время, назрела настоятельная необходимость (и появилась возможность) в получении новых экспериментальных данных по ядрам с атомным номером более 75, систематизации и анализе дан-
иых, полученных в экспериментах с ядрами меньших масс при нерелятивистских и умеренно релятивистских энергиях налетающей частицы.
Целью работы является экспериментальное и теоретическое исследование процессов прохождения тяжелых ядер золота и урана с энергией около 1 ГэВ/нуклон через гомогенную среду в условиях полного опыта, предоставляемого методом ядерных эмульсий; получение новых, отсутствующих в мировой литературе, экспериментальных данных по полным ионизационным пробегам ядер золота и урана в отечественной эмульсии НИКФИ БР-2, продольным и поперечным страгглингам этих пробегов, средним длинам свободного пробега ядер до неупругого взаимодействия.
Научная новизна, научная и практическая ценность.
Новизна результатов заключается в том, что впервые проведено исследование процессов прохождения тяжелых ядер золота и урана (самых тяжелых из ускоренных в настоящее время) с энергией около 1 ГэВ/нуклон через слои отечественной фотоэмульсии НИКФИ БР-2. Определены ионизационные пробеги этих ядер, продольные и поперечные страгглинги пробегов, средние длины свободного пробега ядер до неупругого ядерного взаимодействия. Проведен анализ влияния энергии, заряда и массы снаряда в интервале от протоков до урана на интегральные характеристика процесса и последовательное сравнение полученных данных с результатами расчетов по ряду широко используемых моделей, рассмотрены возможности простых моделей и сделан ряд выводов их применении.
Практическая ценность результатов исследования определена возможностью их использования для создания новых и развития имеющихся моделей прохождения частиц через гомогенную среду и планировании экспериментов на современных ускорителях.
На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:
-
Результаты анализа эмульсионных методик измерения характеристик следов в ядерной фотоэмульсии.
-
Новые экспериментальные данные по пространственным распределениям флюенсов тяжелых ядер железа, золота и урана при облучении фотоэмульсионных камер на ускорителе Бэвалак (Беркли,США), пробеговым и угловым характеристикам следов тяжелых ядер в эмульсии БР-2, средним длинам свободных пробегов до неупругого взаимодействия для этих ядер в диапаг^.е энергий от 100 до 1200 МэВ/нуклон.
-
Сравнительный анализ влияния заряда и энергии налетающего ядра на величину полного ионизационного пробега ядер в фотоэмульсии и
среднюю длину пробегов до неупругого взаимодействии.
4. Выводы о возможности применения рассмотренных моделей для описания исследованных характеристик процесса.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на XXIV межнациональном совещании по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1994), 17 Международной конференции по следам частиц в твердом теле (Дубна, 1994), XXV международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1995), Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (С.Петербург, 1995), Российской научно-технической конференции "Инновационные и наукоемкие технологии для России" (С.Петербург, 1995), на научных семинарах кафедры "Экспериментальная ядерная физика" Санкт-Петербургского государственного технического университета.
По теме диссертации опубликованы 9 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы, содержащего 115 ссылок. Содержит 77 страниц машинописного текста, 24 таблицы, 34 рисунка.
