Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОТКРЫТИЕ ЗАПАЗДЫВАЮЩЕГО ДЕЛЕНИЯ 16
1. Выбор области Z и N для поиска неизвестных делящихся изотопов с аномально малыми периодами полураспада 16
2. Достижение предельных интенсивностеи тяжелых ионов на циклотроне с диаметром полюсов 3 метра (У-300) 22
3. Наблюдение делящихся ядер с периодом полураспада 2,6 мин 25
4. Идентификация изотопов нептуния и америция с периодами полураспада, лежащими в минутном интервале 35
5. Интерпретация открытого явления 49
Глава II. ОБЛАСТЬ ЗАПАЗДЫВАЮЩЕГО ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР 60
1. Основные теоретические представления 60
2. Область . и А запаздывающего деления ней-тронодефицитных ядер 70
Глава III. ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЕ ДЕЛЕНИЕ И СИНТЕЗ ТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В НЕЙТРОННЫХ ПОТОКАХ 83
1. Влияние запаздывающих процессов на выход тяжелых элементов в космическом нуклеосинтезе 83
2. Запаздывающее деление и образование трансурановых элементов в импульсных нейтронных потоках 88
3. Теоретическая модель 98
Глава ІV. НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, СВЯЗАННЫЕ С ОТКРЫТИЕМ ЗАПАЗДЫВАЮЩЕГО ДЕЛЕНИЯ 106
1. Изучение запаздывающего деления нейтронодефи-цитных ядер
2. Экспериментальное изучение запаздывающего деления нейтроноизбыточных ядер 108
3. Параметры барьеров деления и запаздывающее деление III
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
ПРИЛОЖЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ, ПРЕДШЕСТВО ВАВШИЕ ОТКРЫТИЮ ЗАПАЗДЫВАЮЩЕГО ДЕЛЕНИЯ 131
1. Эксперименты по изучению спонтанного деления изотопов трансурановых элементов на пучках тяжелых ионов с максимальной интенсивностью 131
2. Температурные поля в циклотронных мишенях 136
ЛИТЕРАТУРА 146
- Выбор области Z и N для поиска неизвестных делящихся изотопов с аномально малыми периодами полураспада
- Основные теоретические представления
- Влияние запаздывающих процессов на выход тяжелых элементов в космическом нуклеосинтезе
- Изучение запаздывающего деления нейтронодефи-цитных ядер
Введение к работе
Изучение запаздывающего деления нейтронодефицитных атомных ядер актиноидных элементов входит в цикл работ лаборатории ядерных реакций, посвященных исследованию новых трансурановых элементов, и, вместе с тем, связано с работами по делению ядер из состояний с малыми энергиями возбуждения, началом которых послужило открытие К.А.Иетркакоы и Г.Н.Флеровым спонтанного деления урана' Л
Еще на первой стадии работ по синтезу элементов с атомным номером Z>I0I в ядерных реакциях на тяжелых ионах спонтанное деление рассматривалось в качестве основного процесса, который предполагалось использовать для идентификации новых элементов. Это естественно, так как регистрация актов деления позволяет с высокой надежностью идентифицировать спонтанно делящиеся ядра, а спонтанное деление во многих случаях наиболее вероятный и характерный вид распада четно-четных ядер с Z > 101.
В процессе проведения исследований спонтанного деления кур-чатовия, в 1962 году, были открыты не предсказанные теорией ядра с аномально короткими периодами полураспада' Л Объяснение механизма этого процесса, как явления ядерной изомерии формы, привело к пересмотру ряда основных представлений физики деления атомного ядра, включая структуру барьера деления, позволило интерпретировать такие явления, как, например, подбарьерные делительные резонансы.
С другой стороны, исследование делящихся изомеров было необходимо для оценки влияния их распада на уровень фона в работах по идентификации ядер трансурановых элементов по их оскол- кам деления, ввиду того, что ядра изомеров формы могут образовываться в ядерных реакциях, протекающих одновременно с реакциями синтеза новых элементов' Л
Открытие делящихся изомеров стимулировало развитие работ по изучению других гипотетических явлений, приводящих к появлению осколочных активностей с малыми периодами полураспада. Поэтому в 1965 году были начаты поиски делящихся ядер с аномально короткими периодами полураспада во временном диапазоне секунды - минуты в области нейтронодефицитных ядер актиноидных элементов.
Данная работа в значительной мере посвящена результатам поисков таких ядер и основана на открытии нового, непредсказанно-го теоретически явления - запаздывающего деления атомных ядер (смУ *^*'). Открытие этого процесса распада в Лаборатории ядерных реакций подтверждено в нескольких исследовательских центрах (см., например' * ') и не вызывает сомнений.
Изучение запаздывающего деления ядер - составная часть актуальной для ядерной физики проблемы исследования свойств ядер, удаленных от линии р -стабильности. Эта проблема включает в себя ряд направлений исследований, среди которых одно из главных мест занимают запаздывающие процессы. Процесс запаздывающего распада носит двухступенчатый характер. На первой, медленной ступени, материнское ядро испытывает р>-распад в возбужденное состояние, а затем происходит быстрое превращение дочернего ядра: оно испускает либо нуклон, либо oL-частицу, либо испытывает деление. Как известно, исследование эмиссии запаздывающих нейтронов, протонов, Ы. -частиц внесли существенный вклад в развитие ядерной физики и техники. Так, явление эмиссии запаздывающих нейтронов - основа регулирования цепной ядерной реакции; - б - изучение запаздывающих нейтронных спектров позволяет получить данные о характеристиках нейтроноизбыточных ядер; эмиссия запаздывающих нейтронов оказывает значительное влияние на процесс синтеза тяжелых элементов в нейтронных потоках.
Изучение явления запаздывающей протонной радиоактивности служит средством определения масс ядер, удаленных от линии р -стабильности, дает возможность получать сведения о силовой функции р>-распада, о плотности уровней и об усредненных ширинах возбужденных состояний.
Анализ данных о запаздывающем о-распаде в некоторых случаях позволяет извлечь сведения, необходимые для интерпретации формы спектров тяжелых частиц, испускаемых атомными ядрами.
В свою очередь, исследования запаздывающего деления оказали существенное влияние на развитие физики деления атомного ядра и астрофизики. Так, в области неитронодефицитных ядер, слева от линии р -стабильности по экспериментальным данным о запаздывающем делении определялись характеристики барьеров деления атомных ядер/ ^ Л Факт экспериментального наблюдения запаздывающего деления неитронодефицитных ядер дал -голчок теоретическим исследованиям области запаздывающего деления, расположенной справа от долины ft -стабильности. Эти исследования показали, что запаздывающее деление нейтроноизбыточных ядер, принадлежащих этой области, существенно влияет на протекание процессов синтеза трансурановых элементов, как в импульсных нейтронных потоках термоядерных взрывов, так и в астрофизическом процессе быстрого нейтронного захвата ( Г - процесс)' Л
Для экспериментального изучения неитронодефицитных делящихся ядер целесообразно использовать метод их синтеза в реак- циях на тяжелых ионах. В таких ядерных реакциях сравнительно простыми средствами достигается область ядер со значительным нейтронным дефицитом. При этом предпочтение следует отдать испарительным реакциям типа AM(qHl,*n) А+а"Х2 (ЗдесьМ , HI , Z- атомные номера мишени, тяжелого иона и продукта ядерной реакции, А , & - массовые числа ядер мишени и бомбардирующего иона, X - число испарившихся из составного ядра нейтронов), так как в случае высокой чувствительности методики регистрации, обеспечивающей измерение функции возбуждения реакции такого типа, можно идентифицировать массовое число и атомный номер продукта ядерной реакции в результате анализа этих функций. Примером служит ядерная реакция, в которой впервые было идентифицировано ядро запаздывающего излучателя: Bi (22Ne,3n)228Np
До начала экспериментов на основе весьма грубых оценок предполагалось, что сечения образования делящихся нейтронодефи-цитных ядер в испарительных реакциях составят величину порядка 10 см . Поэтому была создана методика, основанная на использовании максимальной интенсивности внутренних пучков ускоренных тяжелых ионов циклотрона У-300 (до 10 частиц/с) и применении низкофоновых детекторов осколков деления, позволявшая детектировать делящиеся ядра с такими сечениями образования. Кроме того, перенос детекторов в момент облучения мишени в удаленную от нее часть пробника позволил значительно снизить фон, а также /4 5 тт 1? TV ^ надежно его контролировать7 »,/. В конечном итоге, уровень фона от осколков деления по экспериментальным данным, совпадающим с расчетными оценками, не превосходил величины порядка I трек-час, что обеспечивало надежную регистрацию ядер с сечением образования ~ 10 ^ см .
При движении в область удаленных от линии р -стабильности нуклидов, когда выполняется соотношение Z>80» создается ситуация, при которой полная энергия ft -распада Qa становится одного порядка или превосходит высоту барьера деления Dx дочернего ядра. В этом случае может протекать запаздывающее деление, так как в отличие от оС-распада, (3 -распад идет не только в основное состояние и на низколежащие уровни, но и на уровни с энергией близкой к Ц е> .
Возможность экспериментального наблюдения запаздывающего деления осуществляется, если вероятность протекания конкурирующих процессов, снимающих возбуждение дочернего ядра, а именно испускания $ -квантов, эмиссии запаздывающих нейтронов (в случае нейтроноизбыточных ядер) одного порядка или меньше вероятности деления. Эти условия выполняются, когда вероятность заселения уровней дочернего ядра о(Е) после р> -распада материнского ядра достаточно велика в интервале энергий близких к высоте барьера деления дочернего ядра. Наряду с этим, необходимо, чтобы вероятность oL -распада материнского ядра не превышала в значительной мере его вероятность ft -распада.
Условия экспериментального изучения запаздывающего деления облегчаются в случае синтеза нечетно-нечетных материнских ядер. Наблюдение этого явления становится возможным при меньшем нейтронном дефиците, чем у соседних ядер иной четности. Большая величина Q л по сравнению с соседними ядрами, обусловленная нечетно-четным эффектом, большая делимость четно-четного дочернего ядра, приводит к тому, что величины Or и Ё>1 близки уже при незначительном удалении от долины f> -стабильности. Высокая энергия отделения нейтрона Bh У дочернего ядра снижает конкуренцию со стороны эмиссии запаздывающих нейтронов. Существенно также, что плотность низколежащих уровней дочернего четно- четного ядра невелика. Последнее обстоятельство благоприятствует заселению уровней с высокой энергией.
Впервые запаздывающее деление наблюдалось при облучении интенсивным пучком ускоренных ионов бора наклонной мишени с нанесенным на нее слоем изотопа урана и ' '. Как выяснилось впоследствии, запаздывающим излучателем оказался изотоп
Аїї\. Однако атомный номер Z и массовое число Д материнского ядра цепочки запаздывающего деления: Z—* (Z ~1) —* —» (осколки деления) впервые были определены в реакции: в результате измерения и анализа ее функции возбуждения' Л Этот путь идентификации неизвестных делящихся продуктов ядерных реакций на тяжелых ионах, сочетающийся с изучением перекрестных ядерных реакций, оказался весьма эффективным при исследовании запаздывающего деления, так же как и при исследовании новых трансурановых элементов.
Интерпретация наблюдаемого явления базировалась, главным образом, на следующих экспериментальных фактах. Измеренные времена жизни делящихся ядер принадлежали области расчетных значений периодов полураспада (каналы oL и (Ь -распада), иденти-
1228к і ^ 23. а ачд-фицированных изотопов нептуния и америция: |МР; /\гП, г\Щ.
Все изученные делящиеся ядра с минутными периодами полураспада оказались нечетно-нечетными. На основе этого и был сделан вывод, что деление ядер - источников осколочной активности с минутными периодами, происходит из возбужденного состояния дочерних ядер, образовавшихся после Су -распада нечетно-нечетных материнских ядер/5'^Л
Анализу наблюденного явления, в особенности на первом этапе его изучения, способствовали представления, сформировавшиеся под влиянием выполненного ранее цикла работ, посвященных изучению открытого в Лаборатории ядерных реакций нового вида радиоактивного распада - эмиссии запаздывающих протонов'1 '.
Область распространения нейтронодефицитных ядер, испытывающих запаздывающее деление, определялась расчетным путем еще в процессе первых экспериментов по исследованию этого явления. На основании этого и были проведены опыты по синтезу изотопов неп-
209Q. 22к\ 230T,iO,1U ,rT?/ туния и америция в ядерных реакциях Dl+ INS, In* 0'^»Х-'.
Однако детальные расчеты, очертившие область нейтронодефицитных ядер, запаздывающее деление которых доступно для экспериментального наблюдения, имеющимися в настоящее время средствами, произведены лишь в последнее время' '. При этом области нейтронодефицитных ядер в диапазоне атомных номеров от 93 до 101 характеризовались величиной Р - вероятностью деления после распада материнского ядра, которая, главным образом, и определяет возможность экспериментального наблюдения запаздывающего деления. Несколько произвольный выбор диапазона Z обусловлен тем, что начиная с Z^-93, запаздывающее деление наблюдалось в реакциях на тяжелых ионах экспериментально, и, следовательно, существует возможность сравнения экспериментальных и расчетных данных в выбранном диапазоне Z . Верхняя граница Z обусловлена тем, что при Z>I0I значительную роль начинает играть спонтанное деление. Оценить периоды полураспада по этому каналу в рассматриваемой области с необходимой точностью весьма затруднительно, а это приводит к недостоверности всех расчетов в области Z>I0I. - II -
Расчеты вероятности Р в выбранном интервале атомных номеров, показали существование двух характерных максимумов функции P(N) , находящихся в интервалах \SJ от 116 до 125 и от 132 до 144. Это объясняется следующим. Если двигаться в сторону нейтронного дефицита, то при пересечении нейтронной оболочки N = 126, энергия (3-распада быстро падает, а затем сравнительно медленно возрастает так, что вероятность [І -распада материнского ядра будет еще не слишком мала, по сравнению с вероятностью оС-распада в области, где уже начнет выполняться условие Пл -^ Dl .Б результате возникает область ядер с числами нейтронов от 116 до 125, для которых вероятность Р принимает относительно большие значения. Уменьшение вероятности г с дальнейшим ростом нейтронного дефицита, когда число нейтронов становится меньше 116, связано с ростом скорости oL-распада материнских ядер и, следовательно, с уменьшением вероятности (Ь -распада.
В области ядер с числом нейтронов большим 126, величина Р мала, так как здесь незначительна вероятность Ь -распада. С ростом числа нейтронов в ядре, вероятность П> -распада становится сравнимой по величине с вероятностью d-распада материнского ядра, а энергия Qp> еще удовлетворяет условию Ца" D , что и приводит к большим значениям величины г .
Изучение запаздывающего деления ультранейтронодефицитных ядер с N< 126 - одна из возможностей получения сведений о барьерах деления нуклидов, удаленных на 15-20 нуклонов от линии ^-стабильности. Такие данные позволяют судить о применимости различных моделей, описывающих процесс деления в широком интервале Z и А атомных ядер. Применяемые теоретические исследования барьеров деления макро-микроскопическим методом отличают- ся способом параметризации ядерной поверхности, выбором конкретной модели для расчета "гладкой" части полной энергии ядра, типом одночастичного потенциала, используемого для расчета обо-лочечной поправки. Все варианты метода приводят к сходным результатам для ядер, лежащих вблизи долины (5 -стабильности. Поэтому отдать предпочтение какой-либо модели, сравнивая с теорией экспериментальные данные о ядрах, близких к линии (Ь -стабильности, затруднительно. Теоретические предсказания параметров барьеров деления начинают заметно отличаться для разных типов моделей с удалением от линии р -стабильности. Эти расхождения весьма существенны для ядер с Н^ 126 и могут быть обнаружены в этой области экспериментально. В результате, появляется возможность оценки моделей в широком диапазоне изменения изоспина.
Значительный интерес представляет информация о массовом и энергетическом распределении осколков запаздывающего деления, о распределении числа вторичных нейтронов на один акт деления, об энергетическом спектре нейтронов ультранейтронодефицитных ядер. Их синтез со значительным выходом может быть осуществлен на пучках ускоренных тяжелых ионов новых ускорителей, создание которых запланировано на ближайшее будущее (см.'16').
В данной работе рассмотрено влияние запаздывающих процессов на синтез элементов с атомным номером, большим 100 в импульсных нейтронных потоках термоядерного взрыва, на примере анализа возможности получения ядер элемента 102 при облучении мишени 2ЪЗ[) /9/.
У (5 -стабильных ядер элемента 102, которые могут образовываться после распада нейтроноизбыточных ядер урана, массовое число равно 261. Таким образом, для синтеза элемента 102 необ- - ІЗ - ходимо, чтобы исходный изотоп урана также имел А = 261. Расчеты, однако, показали, что это условие недостаточно, - синтез ядер с Z = 102 возможен, если массовое число изотопов урана достигает 264.
264 .і
Характерная особенность цепи превращений изотопа U относительно равномерное распределение ядер по четным и нечетным массам, происходящее в результате эмиссии запаздывающих нейтронов на первцх ступенях В -превращений. При этом потери ядер в результате деления невелики, что объясняется конкуренцией с делением эмиссии нейтронов, особенно для ядер с большой величиной у я . При достижимых в настоящее время флюенсах нейтронов максимальное массовое число А синтузируемых изотопов урана не превышает 259. Поэтому для синтеза изотопов с массовым числом 264 необходимы флюенсы нейтронов, превышающие современный уровень на несколько порядков, что следует из малости величин сечений захвата нейтронов ядрами урана с большим нейтронным избытком. Следовательно, в настоящее время синтез элементов с атомным номером большим ста неосуществим в нейтронных потоках термоядерного взрыва.
Сегодня мы не имеем прямых экспериментальных данных о запаздывающем делении нейтроноизбыточных изотопов тяжелых элементов, образующихся в нейтронных потоках термоядерного взрыва при облучении тяжелых мишеней. Однако достоверность расчетных оценок влияния этого явления на нуклеосинтез в нейтронных потоках находит подтверждение в успешном объяснении особенностей кривой выхода трансурановых элементов. Так, учет запаздывающего деления объясняет больший выход четно-нечетных ядер по сравнению с соседними четно-четными ядрами (так называемое обращение четно-четного эффекта), начиная с некоторого определенного значения массового числа А и возрастание этого числа А с ростом флю-енса нейтронов, которым облучена урановая мишень' Л
В отличие от нуклеосинтеза в импульсных нейтронных потоках термоядерного взрыва, запаздывающее деление в космическом Г -процессе протекает и на этапе нейтронного облучения, так как длительность облучения значительно превосходит характерное время (5 -распада нейтроноизбыточных ядер, лежащих на пути Г -процесса. Ввиду этого запаздывающее деление существенно влияет на выход нейтроноизбыточных ядер тяжелых элементов на этапе захвата нейтронов. Поэтому вероятность этого вида распада входит как существенный фактор в уравнения, описывающие накопление тяжелых ядер в нейтронных потоках Г -процесса. Наиболее насыщенные нейтронами ядра после (І -распада испускают нейтроны. С уменьшением нейтронного избытка начинает проявляться запаздывающее деление, затем, когда выполняются условия Ц'р,'* D1 и у^ U^ протекают процессы запаздывающего деления и эмиссии 5 -квантов. При малых энергиях (Ь -распада возбуждение снимается радиационными процессами. Таким образом синтез в нейтронном потоке [Ь -стабильного атомного ядра с массовым числом А идет по путям, сложным образом зависящим от плотности нейтронного потока, характера переходов в соседних ядрах.
После затухания нейтронного потока, на втором этапе ядерных превращений, конечное (Ь -стабильное ядро с Z >100 может образоваться только из изотопов с избытком нейтронов, массовое число которых больше А .
Таким образом, запаздывающее деление проявляется во многих явлениях, включающих (S -распад тяжелых ядер, удаленных от долины (Ъ -стабильности. Ныне запаздывающее деление служит инст- рументом экспериментального исследования области нейтронодефи-цитных ядер. Для ядер с нейтронным избытком главную роль играет теоретическое изучение влияния этого явления на процессы нуклеосинтеза элементов, охлаждения нейтронных звезд, геохронологические константы.
В заключение следует подчеркнуть, что высокий уровень экспериментальных работ Лаборатории ядерных реакций позволил значительно опередить другие научные центры в исследованиях запаздывающего деления. Так, выполненные в Дубне работы были повторены в лабораториях США и ФРГ лишь много лет спустя (смУ * ').
На защиту выносятся следующие положения:
Создание высокочувствительной методики изучения делящихся нейтронодефицитных ядер в ядерных реакциях на ускоренных тя-желых ионах с сечениями образования до 10 J см*- на основе достижения высоких интенсивностей ускоренных частиц на циклотроне У-300, использования низкофоновых методов регистрации осколков деления и радиационно стойких мишеней.
Открытие нового вида радиоактивного распада - запаздывающего деления атомных ядер в ядерных реакциях на ускоренных тяжелых ионах.
Определение в широком диапазоне 2 и А областей, содержащих нейтронодефицитные ядра, доступные для изучения их запаздывающего деления в ядерных реакциях на тяжелых ионах.
Анализ влияния запаздывающих процессов - деления и эмиссии нейтронов на выход тяжелых элементов в импульсных нейтронных потоках.
Выбор области Z и N для поиска неизвестных делящихся изотопов с аномально малыми периодами полураспада
Главное направление исследований Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований - синтез и изучение новых трансурановых элементов, стимулировало возникновение ряда других, давших существенный вклад в развитие ядерной физики и, в частности, физики деления атомного ядра.
К числу таких направлений в первую очередь принадлежат тесно связанные с проблемой синтеза и изучения трансурановых элементов исследования спонтанно делящихся изомером формы и запаздывающего деления атомного ядра.
В ходе работ по синтезу курчатовия, проводившихся под руководством академика Г.Н.Флерова, в 1962 году неожиданно был обнаружен спонтанно делящийся изотоп с аномально коротким периодом полураспада равным 0,014 с. Вскоре делящийся изотоп был идентифицирован как изотоп америция в специфическом изомерном состоянии /\YY\ AV.
Открытие спонтанно делящихся изомеров формы, к которым и принадлежит изотоп AlW , сыграло существенную роль в развитии современных представлений о процессе деления атомного ядра, но, вместе с тем, поставило новые проблемы при идентификации далеких трансурановых элементов по их осколкам спонтанного деления. Реакции синтеза трансурановых элементов на ускоренных тяжелых ионах, ведущие к их идентификации, протекают через образование составного ядра с испарением нескольких нейтронов одновременно с реакциями передачи.
Основные теоретические представления
Описание запаздывающего деления связано с учетом многих переходов в материнских и дочерних ядрах, участвующих в этом процессе. Поэтому полное рассмотрение всех факторов, характеризующих запаздывающее деление, практически невозможно. Применяются, как правило, простые модели явления, использование которых, однако, для определения области запаздывающего деления ядер оправдано и дает хорошие результаты (см., например/ ).
Ниже приведены формулы, основанные на таких моделях, для расчета вероятностей Pdi , позволяющие в большинстве случаев весьма удовлетворительно интерпретировать экспериментальный материал и достаточно достоверно очертить возможную область экспериментального наблюдения запаздывающего деления нейтронодефи-цитных ядер.
Варианты переходов, приводящие к запаздывающему делению тяжелых ядер, в случае обычно принятой двугорбой формы барьера деления, представлены на рис. 15 Л Как уже отмечалось, после Р) -распада монет заселяться широкий спектр возбужденных состояний дочернего ядра. При заселении уровней дочернего ядра, расположенных под барьером деления, но вблизи его вершины, и соблюдении условия Ei Е П » где t{ - энергия уровня, а - энергия отделения нейтрона, дочернее ядро делится, так как при этих условиях ширины радиационных переходов на низколежащие уровни оказываются значительно меньше делительной ширины, т.е. в этом случае справедливо соотношение Ії/Іі і .
Если для данного уровня нейтроноизбыточного ядра вцполня-ется условие Ej Dfi , то с процессом деления начинает конкурировать эмиссия запаздывающих нейтронов. В результате вероятность деления с уровня ядра \Z\ будет определяться зависимостью:
Более сложным путем может протекать деление, когда энергия возбужденного уровня лежит в интервале между to- высотой второго барьера и СП - энергией второго минимума. При энергиях возбуждения, заключенных в этом интервале, как показано в исследованиях по подбарьерному фотоделению тяжелых ядер 51/, деление происходит из состояний во второй потенциальной яме.
Для перехода во вторую потенциальную яму существуют две возможности:
- ядро (Z»N) после ft -распада без существенного изменения деформации переходит на уровень, лежащий в первой потенциальной яме, а затем, с вероятностью WV(L) проникает через внутренний барьер А в потенциальную яму ]_[ ;
- распад происходит со значительным изменением деформации ядра. При этом происходит переход непосредственно на уровни ямы ІІ с вероятностью \А/д (Ъ) .
Влияние запаздывающих процессов на выход тяжелых элементов в космическом нуклеосинтезе
Экспериментальное обнаружение запаздывающего деления 1 в области нейтронодефицитных ядер привело к выводу о существовании этого явления и для нейтроноизбыточных ядер Л Нейтроноизбыточные ядра играют главную роль в образовании тяжелых элементов в нейтронных потоках Г -процесса, в том числе и ядер, принадлежащих новой области стабильности Z = 114, N = 184. Энергия (Ь -распада Ц р во многих звеньях цепи превращений тяжелых ядер, образующихся на пути Г -процесса, удовлетворяет условиям Qp Di, OP,- Б И при выполнении которых вероятности запаздывающего деления и эмиссии нейтронов достаточно велики, чтобы оказывать существенное влияние на выход тяжелых элементов. Длительность нейтронного облучения в космических процессах нуклеосинтеза больше периодов полураспада ( ГЪ -распад) нейтроноизбыточных тяжелых ядер. В частности, нейтронное облучение Г -процесса длится около I с. Этого достаточно, чтобы уже на этапе нейтронного облучения происходил Й -распад ядер с большим нейтронным избытком. В цепях р -распада во многих ядрах выполняются такие соотношения между высотой барьера деления дочернего ядра, энергией связи нейтрона и энергией ft -распада, что запаздывающее деление происходит с высокой вероятностью.
Таким образом, в отличие от синтеза тяжелых элементов в импульсных нейтронных потоках, где длительность нейтронного импульса значительно меньше характерного времени жизни по отношению к С -распаду тяжелых нейтроноизбыточных ядер, запаздывающее деление и испускание запаздывающих нейтронов в космическом Г -процессе протекают не только после прекращения нейтронного потока, но и в самом процессе облучения. В связи с этим роль запаздывающих процессов в космическом нуклеосинтезе особенно велика.
Изучение запаздывающего деления нейтронодефи-цитных ядер
Открытие запаздывающего деления стимулировало изучение этого явления в широкой области Z и N . Так, экспериментально, группой под руководством Ю.П.Гэнгрского, была изучена область неитронодефицитных ядер с Z 95 (см. рис. I, область 3), получены данные о запаздывающем делении нейтроноизбыточных ядер протактиния вблизи линии р -стабильности . На основании данных, полученных в этих исследованиях, оценивались барьеры деления изотопов, синтез и изучение которых другими методами затруднены.
Сегодня перспективы экспериментального исследования запаздывающего деления связаны с изучением новой области этого явления неитронодефицитных ядер актиноидов, где число нейтронов N , удовлетворяет условию N 126 . Есть надежды, что в этой области ядер, при их изучении, удастся получить данные о их барьерах деления.
Большое значение должно иметь и теоретическое исследование процессов, протекающих в космических объектах, включающих в себя запаздывающее деление. В будущем, с развитием новых методов генерации интенсивных импульсных нейтронных потоков, возможны и лабораторные исследования нейтроноизбыточных ядер, находящихся на большом удалении от линии ft -стабильности. Следует отметить, что теоретический анализ запаздывающего деления нейтроноизбыточных ядер относительно проще по сравнению с анализом этого явления в области неитронодефицитных ядер. Это обстоятельство, в частности, связано с большей достоверностью расчетов силовой функции рГ - распада для ядер с избытком нейтронов ,59 , чем для ядер с их недостатком.
