Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Экспериментальные исследования различных сторон явления деления атомных ядер, открытого около 70 лет назад и лежащего в основе активно развиваемой сегодня атомной энергетики, интенсивно продолжаются в настоящее время в ведущих ядерных центрах Европы, США и России. В этих исследованиях сравнительно недавно был открыт новый вид деления ядер - четверное деление. О делении и родственных ему явлениях для широкого круга ядер сейчас активно накапливается информация и в реакциях при высоких энергиях. Анализируются Р-нечетные, Р-четные и сравнительно недавно открытые Г-нечетные корреляции в угловых распределениях разнообразных частиц, испускаемых при двойном и тройном делении ядер. Ведется интенсивный поиск предразрывных нейтронов и /-квантов, вылетающих из делящегося ядра еще до его разрыва на фрагменты деления.
Вместе с тем используемая в настоящее время теория деления во многом носит макроскопический характер, что обусловлено гидродинамическим (капельная модель ядра с учетом оболочечных поправок) и (или) термодинамическим (распределение Гиббса, уравнения Ланжевена) описанием процесса деления. Квантово-механический подход пока использовался совершенно недостаточно.
Развиваемая с 2002 года квантовая теория деления, основанная на квантовом формализме систем многих частиц и многочастичных теорий ядерных реакций, позволяет последовательным и непротиворечивым образом объяснить как существующие экспериментальные данные, так и предсказывать новые явления, связанные с делением ядер. В ней используются понятия волновых функций делящейся системы и продуктов деления, амплитуд и фаз делительных ширин и естественным образом описываются интерференционные эффекты, в принципе, недоступные для понимания в рамках классической механики. В связи со сказанным тема диссертации, посвященная исследованию в рамках квантовой теории важных, но недостаточно изученных свойств низкоэнергетического двойного и тройного деления ядер, обусловленных взаимодействием вращательных и внутренних мод движения делящегося ядра, является актуальной.
Работа выполнена в рамках НИР - № государственной регистрации 0120.085.3020 - по Аналитической Ведомственной Целевой Программе «Развитие научного потенциала Высшей Школы» и поддержана грантами РФФИ (№06-02-16853а, №09-02-00653), INTAS (№03-51-6417).
Целью диссертации является исследование влияния кориолисова взаимодействия на квантовую динамику двойного и тройного низкоэнергетического деления ядер.
Для реализации этой цели в работе решаются следующие основные задачи:
1. Введение кориолисовых сил как единственного источника влияния квантового вращения деформированной аксиально-симметричной делящейся
системы на ее внутренние состояния не только с дискретным, но и с непрерывным энергетическим спектром.
Анализ кориолисова смешивания проекций К спина J делящегося ядра на его ось симметрии для нейтронных резонансных состояний второй ямы потенциала деформации делящегося ядра.
Исследование характеристик Г-нечетных TRI- и ROT- асимметрий в угловом распределении а-частиц, вьшетающих в тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами, при последовательном учете кориолисова взаимодействия нечетных и четных орбитальных моментов а-частицы с полным спином поляризованного делящегося ядра и с учетом интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов первой ямы потенциала деформации ядра.
4. Анализ механизмов возбуждения и распада гигантских изовекторных
дипольных электрических резонансов в делящихся ядрах для предсказания
характеристик предразрывных ;к-квантов.
Исследование влияния сильной связи каналов двойного и тройного деления ядер на амплитуды делительных ширин в рамках последовательного квантовомеханического описания.
Анализ Г-нечетных асимметрий в угловых распределениях предразрывных и испарительных у -квантов, испускаемых при делении ядер холодными поляризованными нейтронами, учитывающий влияние вращения поляризованного делящегося ядра на характеристики /-квантов и интерференцию делительных амплитуд нейтронных резонансных состояний первой ямы потенциала деформации делящегося ядра.
Научная новизна работы.
В рамках квантовой теории деления впервые:
1) показано, что кориолисово взаимодействие является значимым не только
для описания характеристик связанных состояний деформированного аксиально-
симметричного ядра, но и для анализа угловых и энергетических распределений
продуктов его деления в состояниях непрерывного энергетического спектра;
2) продемонстрировано отсутствие заметного кориолисова смешивания
проекций спина делящегося ядра на его ось симметрии для нейтронных
резонансных состояний ядра во второй яме его потенциала деформации;
описаны Г-нечетные 77?/- и ROT- ассиметрии в угловых распределениях а-частиц, испускаемых в делении ядер холодными поляризованными нейтронами, с учетом влияния кориолисова взаимодействия на движение а-частиц и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов;
проанализированы механизмы появления и характеристики предразрывных /-квантов;
5) на основе последовательного квантовомеханического описания
рассмотрены два механизма влияния сильной связи каналов деления на амплитуды
делительных ширин - внутренний, определяемый структурой оболочечных форм-
факторов деления, и внешний, обусловленный сильной несферичностью фрагментов деления;
6) рассчитаны характеристики Г-нечетных асимметрий предразрывных и испарительных /-квантов, испускаемых при делении ядра холодными поляризованными нейтронами, и доказано, что экспериментально наблюдаемая Г-нечетная асимметрия связана только с испарительными /-квантами.
Научная и практическая значимость работы.
Научная значимость работы определяется тем, что она развивает квантовую теорию деления в направлении последовательного учета кориолисова взаимодействия вращения делящегося ядра и его внутренних состояний.
Практическая ценность работы обусловлена тем, что развитые в ней подходы позволяют рассчитывать характеристики двойного и тройного низкоэнергетического деления и уже исследованных тяжелых атомных ядер, и тех, которые только планируются для исследования. Это иллюстрируется конкретными расчетами, объясняющими свойства экспериментально измеренных коэффициентов Г-нечетных асимметрий для «-частиц и /-квантов, испускаемых при делении ядра
235/ холодными поляризованными нейтронами.
Полученные в диссертации результаты могут быть использованы при
исследовании различных сторон физики деления атомных ядер специалистами
ведущих ядерных центров России и зарубежных стран, а также при чтении
специальных курсов преподавателями ВУЗов, ведущих подготовку специалистов по
ядерной физике и ядерным технологиям. '
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Кориолисовы силы - это единственный источник влияния квантового
вращения деформированной аксиально-симметричной делящейся системы на ее
внутренние состояния не только дискретного, но и непрерывного энергетического
спектра.
2. Отсутствие значимого динамического усиления кориолисова
взаимодействия и доказательство сохранения проекций спина аксиально-
симметричного делящегося ядра на его ось симметрии на всех стадиях
коллективного деформационного движения этого ядра, начинающихся с его спуска
с внутреннего барьера деления, включая и стадию его движения во второй яме
потенциала деформации.
3. Квантовое описание характеристик Г-нечетных асимметрий в угловом
распределении or-частиц, вылетающих в тройном делении ядер-актинидов
холодными поляризованными нейтронами, учитывающее кориолисово
взаимодействие спина поляризованного делящегося ядра с орбитальными
моментами or-частицы. Доказательство того, что наблюдаемые коэффициенты Г-
нечетных TRI- и /?0Г-асимметрий для ядер-актинидов выражаются через
корреляторы, связанные с нечетными и четными орбитальными моментами а-
частиц соответственно, а знаки и численные значения указанных коэффициентов
зависят от интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансных состояний в первой яме потенциала деформации делящегося ядра.
4. Описание механизмов возбуждения гигантских изовекторных дипольних
электрических резонансов в аксиально-симметричном деформированном делящемся
ядре, обусловленных неадиабатичностью и продольностью коллективного
деформационного движения ядра в области его спуска с внешнего барьера деления.
Оценка интенсивности и расчет энергетических и угловых распределений
предразрывных /-квантов, испускаемых указанными резонансами.
5. В рамках последовательного квантово-механического подхода
доказательство факта: есть не только внешний механизм влияния сильной связи
делительных каналов на амплитуды ширин двойного и тройного деления ядер из-за
сильной несферичности первичных фрагментов деления, но и внутренний,
обусловленный принципом неопределенности квантовой механики и связанный со
структурой предразрывных конфигураций делящегося ядра.
6. Квантовое описание характеристик Г-нечетных ROT-асимметрий в угловых
распределениях предразрывных и испарительных /-квантов, испускаемых при
делении ядер холодными поляризованными нейтронами, с учетом кориолисовых
взаимодействий и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов в
первой яме потенциала деформации делящегося ядра.
Личный вклад соискателя. Все основные научные результаты, представленные в диссертации, получены лично автором или при его непосредственном участии. Постановка задач и результаты их решения обсуждались совместно с научным руководителем и соавторами публикаций.
Апробация результатов диссертации. Результаты исследований докладывались на 57-59 Международных совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра: «Nucleus-2007, 2007, Voronezh»; «Ядро-2008, 2008, Москва»; «Ядро-2009,2009, Чебоксары» и на 16 и 17 Международных Семинарах по взаимодействию нейтронов с ядрами, Дубна, 2008, 2009 годы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть работ в реферируемых научных журналах («Ядерная физика» и «Известия РАН, серия физическая»), доклад в материалах международного семинара и 7 тезисов докладов на международных конференциях и семинарах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, двух приложений и списка литературы, включающего 94 наименования. Работа содержит 126 страниц печатного текста и 4 рисунка.
