Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Теоретическое изучение различных характеристик деления атомных ядер является весьма актуальной задачей в связи с проведением в настоящее время интенсивных экспериментальных исследований этого явления в ведущих ядерно-физических центрах Европы, США и России. В этих исследованиях сравнительно недавно детально изучен новый вид деления атомных ядер - четверное деление [1]. Продолжаются исследования Р-четных, Р-нечетных и недавно открытых Т-нечетных асимметрий для угловых распределений продуктов двойного и тройного деления ядер [2]. В настоящее время ведется интенсивный поиск выходов нейтронов, формируемых до разрыва делящегося ядра на фрагменты деления, и Т-нечетных асимметрий для у-квантов и нейтронов [3] в реакциях деления ядер холодными поляризованными нейтронами.
Вместе с тем, традиционно используемая теория деления ядер [4] носит в основном макроскопический характер, апеллирующий к гидродинамическим [5] (капельная модель ядра с учетом квантовых поправок) и термодинамическим (равновесная и неравновесная статистическая теория) свойствам ядер, и не имеет последовательного квантовомеханиче-ского звучания. Вместе с этим, в делении четко проявляются когерентные эффекты, понимание которых невозможно без использования квантовомеханических представлений. Важнейшим из этих эффектов является единообразное поведение угловых распределений фрагментов деления во всех наблюдаемых каналах деления, традиционно описываемое формулой О. Бора [4]. К этим же эффектам относятся интерференционные эффекты в энергетической зависимости сечений деления ядер резонансными нейтронами, характер угловых и энергетических распределений фрагментов деления и третьих частиц в двойном и тройном делении ядер, и, наконец, Р-нечетные, Р-четные и Т-нечетные асимметрии [6] в угловых распределениях продуктов двойного и тройного деления ядер холодными поляризованными нейтронами.
Развиваемая с 2002 года квантовая теория деления [7, 8], основанная на квантовом формализме теории систем многих частиц и многочастичных теорий ядерных реакций [9], 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.
Тема диссертации входит в план научно-исследовательских работ Воронежского госуниверситета и поддержана грантами. Цели работы Основными целями данной диссертационной работы являются:
Построение классификации возможных типов тройного деления ядер с учетом вылета двух фрагментов деления и различных предразрывных и испарительных третьих частиц.
Описание механизмов вылета и Т-нечетных асимметрий в угловых распределениях предразрывных а-частиц и нейтронов для истинного тройного деления ядер холодными
поляризованными нейтронами с учетом влияния вращения поляризованного делящегося ядра на угловые распределения третьих частиц и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов, появляющихся в образуемом при захвате поляризованного холодного нейтрона неориентированным ядром-мишенью составном ядре.
Исследование механизмов накачки больших значений относительных орбитальных моментов и спинов как деформированных, так и сферических первичных фрагментов деления.
Анализ механизмов формирования анизотропии и Т-нечетных асимметрий в угловых распределениях испарительных нейтронов, вылетающих из термализованных фрагментов деления ядер холодными поляризованными нейтронами, с учетом влияния вращения поляризованного делящегося ядра на направление вылета фрагментов деления и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов.
Научная новизна работы
В рамках квантовой теории деления впервые
Проведены классификация и исследование механизмов низкоэнергетического спонтанного и индуцированного тройного деления ядер на основе выделения истинных и задержанных типов указанного деления с вылетом различных предразрывных и испарительных третьих частиц.
В квазиклассическом приближении построены четные и нечетные компоненты амплитуд угловых распределений предразрывных а-частиц, вылетающих в истинном тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами, и с их помощью рассчитаны коэффициенты Т-нечетных ROT - и TRI - асимметрий для угловых распределений продуктов деления ядер -JTJ, ZJDU и zPu. Исследованы механизмы вылета и Т-нечетные асимметрии в угловых распределениях предразрывных нейтронов для истинного тройного деления ядер холодными поляризованными нейтронами.
Проанализированы механизмы накачки больших значений и ориентации относительных орбитальных моментов и спинов первичных деформированных фрагментов деления ядер, обусловленные нулевыми поперечными wriggling- и bending-колебаниями делящегося ядра вблизи точки его разрыва с учетом ведущей роли wriggling-колебаний. Исследованы возможные механизмы накачки и ориентации спинов и относительных орбитальных моментов сферических первичных фрагментов деления, не обладающих коллективными вращательными степенями свободы.
Построены аналитические формулы для анизотропии в угловых распределениях испарительных нейтронов, испускаемых термализованными фрагментами деления ядер холодными поляризованными нейтронами, с учетом механизмов накачки и ориентации спинов указанных фрагментов. Найдены коэффициенты Т-нечетных асимметрий для испарительных нейтронов с учетом влияния вращения поляризованного делящегося ядра на угловые распределения фрагментов деления и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов.
Научная и практическая значимость работы
Научная значимость работы определяется тем, что она развивает квантовую теорию низкоэнергетического деления в направлении последовательного описания Т-нечетных асимметрий для предразрывных и испарительных третьих частиц в реакциях тройного деления неориентированных ядер-мишеней холодными поляризованными нейтронами.
Практическая ценность работы обусловлена тем, что развитые в ней подходы позволяют описывать характеристики двойного и тройного низкоэнергетического спонтанного и вынужденного деления как уже исследованных атомных ядер, так и ядер, которые только планируются для исследований. Это иллюстрируется конкретными расчетами, объясняющими свойства экспериментально измеренных коэффициентов Т-нечетных асимметрий для а-частиц и нейтронов, испускаемых при делении ядер-актинидов 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
Классификация тройного деления ядер в рамках квантовой теории деления с использованием понятий истинного и задержанного деления и на ее основе анализ Т-нечетных асимметрий для различных видов предразрывных и испарительных третьих частиц, вылетающих при тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами.
Проведение расчетов четных и нечетных компонент амплитуд экспериментальных угловых распределений предразрывных а-частиц, вылетающих в истинном тройном делении ядер-актинидов холодными поляризованными нейтронами, и описание на их основе экспериментальных коэффициентов Т-нечетных ROT - и TRI -асимметрий для этих ядер. Анализ выходов, угловых распределений и Т-нечетных асимметрий для предразрывных нейтронов, вылетающих в истинном тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами.
Обоснование механизмов накачки и ориентации больших значений относительных орбитальных моментов и спинов первичных деформированных и сферических фрагментов деления ядер, связанных для деформированных фрагментов с ведущей ролью нулевых wriggling-колебаний делящегося ядра вблизи точки его разрыва, а для сферических фрагментов деления - с возбуждением в них входных малоквазичастичных высокоспиновых выстроенных состояний.
Описание анизотропии и Т-нечетных асимметрий в угловых распределениях испарительных нейтронов с учетом появления выстроенности и больших значений спинов фрагментов деления и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансных состояний составного делящегося ядра. Расчет обусловленного вращением поляризованного делящегося ядра угла поворота асимптотического направления вылета фрагментов деления по отношению к направлению их вылета в момент разрыва делящегося ядра, определяющего значения коэффициентов Т-нечетных асимметрий для испарительных нейтронов и у-квантов.
Личный вклад автора
Автором лично проведены аналитические и численные расчеты, представленные в диссертации. Совместно с соавторами проводились обсуждения и интерпретация основных результатов, формировались выводы по тематике исследований, а также производилась подготовка публикаций в печать. Результаты, составляющие содержание положений, выносимых на защиту, получены автором лично.
Апробация результатов диссертации
Основные результаты диссертации представлялись и докладывались на следующих
международных совещаниях и конференциях: «58 Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра» «ЯДРО-2008», (Москва, 2008); «59 Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра» «ЯДРО-2009» (Чебоксары, 2009); 60 National conference on nuclear physics «Frontiers in the physics of nucleus», (Saint-Petersburg, 2010); «61 Международном совещании по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра» «ЯДРО-2011» (Саров, 2011).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 5 статей в журналах перечня ВАК и 9 тезисов докладов на международных конференциях.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Общий объем диссертации составляет 100 страниц машинописного текста, включая 11 рисунков, а также список цитируемой литературы из 88 наименований.
