Властивості легких ядер, зумовлені альфа-кластерними конфігураціями

- на прикладі дослідження властивостей , як станів резонансної взаємодії -кластерних структур , знайдено, що при високих енергіях збудження, ротаційний спін (кутовий момент) не є однозначною характеристикою величини ротаційної енергії, що проявляється як „розщеплення” ротаційної смуги рівнів;

- можливо, що резонансна взаємодія двох -частинок реалізується при двох значення відносної відстані між ними та коли одна з -частинок знаходиться в збудженому стані (дане твердження потребує уточнення параметрів спінів з ~15,3 МеВ та ~27,6 МеВ).

У висновках дисертаційної роботи перераховано найбільш важливі конкретні результати виконаних досліджень:

1. Вперше виконано комплексне дослідження високої області збуджень ядра в процесах, , , для яких отримано кутові та енергетичні залежності диференціальних перерізів реакцій та розсіянь в інтервалі енергій, що досягає величини ~ 60 МеВ по енергії збудження складеної (композиційної) системи . Практично всі кутові залежності отримано вперше. У функціях збудження процесів, в каналах яких не реалізую(є)ться -частинки(а), - не спостерігається резонансів складеної (композиційної) системи в межах досягнутої статистичної точності. В енергетичній залежності перерізів реакції, оціненої розкладом по поліномах Лежандра, спостерігається резонансна залежність в області енергій, що відповідає енергії збудження = 50 - 55 МеВ.

2. Вперше послідовно, з правильним урахуванням можливих експериментальних похибок, виконано фазовий аналіз пружного розсіяння в області енергій ~ 28 - 49 МеВ. В енергетичній залежності коефіцієнтів поглинання спостерігаються мінімуми, енергетичне положення яких відповідає одній ротаційній залежності. Утворюючим рівнем ротаційної послідовності рівнів може бути стан, що відповідає резонансній взаємодії двох -частинок, одна з яких є в стані внутрішнього збудження.

3. Доповнено фазовий аналіз і вперше виконано -матричний та методом Паде-апроксимант аналіз фазових зсувів пружного розсіяння в області енергій 2441 МеВ. Отримано енергетичні параметри двох нових рівнів в околі енергії ~ 30 МеВ, що можуть бути тестовими для відповідних теоретичних моделей. Вперше зареєстровано стан неприродної парності ядра .

4. Вперше, з застосуванням детектора з надчистого германію, досліджено спектри збуджень ізотопів берилію з = 7, 8, 9, як залишкових систем бінарних реакцій . В енергетичних спектрах спостерігаються піки, що відповідають відомим станам ізотопів берилію та новим станам при більших енергіях збудження, оцінки ймовірності спостереження яких як статистичних флуктуацій, є такого ж порядку, що і для відомих збуджених станів.

5. Вперше виконано кінематично повні експерименти , де могли спостерігатися -кластерні стани ядра до енергії збудження ~ 20 МеВ. Підтверджено -кластерну природу відомих (не всіх) збуджених станів та ідентифіковано нові рівні. Отримана експериментальна інформація показує на неповність відтворення спектра збуджених станів ядра в рамках сучасних кластерних теорій.

6. У вперше виконаному кінематично повному експерименті досліджено спектр збуджень ядра до ~ 35 МеВ. Використовуючи можливості застосованих позиційночутливих детекторів та запропоновану в роботі нову методику врахування залежності експериментальної похибки визначення відносної енергії пари частинок від кінематичних умов реєстрації частинок з тричастинкової події, спостережено відомі та ідентифіковано нові збуджені стани ядра , деякі з яких не мають інтерпретації в рамках сучасних кластерних теорій. Серед них рівень з = 15,3 МеВ, що за умови надання йому спіну 0⁺, як найбільш ймовірному, узгоджується, за енергетичним положенням, з наступними рівнями в послідовність ротаційної смуги: , , . Запропоновано пояснення механізмів утворення деяких інших станів в області енергій відкриття першого не -частинкового каналу розпаду .

7. Вперше досліджено механізми утворення збуджених станів ядра , як резонансів та конфігурацій, в кореляційних експериментах та відповідно. Спостережено деякі відомі рівні і нові, при більших енергіях збудження, та запропоновано уточнення систематики ротаційних смуг з проекціями спінів = та . Отримано результати, що системи та можуть бути зв'язаними аж до величин спінів = 13/2 або і 15/2, що є більшими величини, ніж передбачається теоретичними розрахунками.

8. В кінематично повних дослідженнях процесу ідентифіковано ряд збуджених рівнів ядра з енергіями збудження в області = 36 - 51 МеВ, як резонансів пари . Для деяких станів визначено спіни. Експериментально спостережено новий ефект, що може трактуватися як зміна параметрів деформації ядра зі збільшенням кутового моменту (ротаційного спіну) і як наслідок „розщеплення” ротаційної смуги рівнів на дві ротаційні послідовності.

9. В роботі створено та впроваджено експериментальні установки та методики для дослідження двочастинкових та багаточастинкових процесів з використанням різних типів детекторів, в тому числі позиційно чутливих детекторів та детекторів з надчистого германію для реєстрації заряджених частинок.

10. Розроблено та/чи реалізовано в програмні коди методики отримання з енергетичних залежностей кутових розподілів процесів ядерних розсіянь та реакцій інформації про збуджені стани складених (композиційних) систем: фазовий аналіз, -матричний аналіз, метод Паде-апроксимації, інші безмодельні методи аналізу енергетичної залежності перерізів ядерних процесів.

Список публікацій за темою дисертації

Основні результати, що отримано при виконанні роботи, опубліковано у статтях [1 - 22], у препринтах та тезах доповідей на конференціях [24 - 42].

1. Осташко В.В., Ясногородский А.М. -матричный анализ данных по упругому рассеянию при энергиях в с.ц.и. 24 - 41 МэВ // Ядерная физика. 1989. Т. 50, вып. (9). C. 656 - 661.

2. Осташко В.В. Фазовий аналіз пружного розсіяння при енергіях 53,5 - 99,5 МеВ // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. Київ: ІЯД НАН України. 2004. № 2(13), С. 7 - 16.

3. Arena N., Barit I.Ya., Cavallaro Seb., D'Arrigo A., Fazio G., Giardina G., Ostashko V.V., Sacchi M., Urin V.N., Zuyev S.V. Investigation of the High Excitation Region // J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 1994. Vol. 20. P. 1973 - 1979.

4. Зуев С.В., Кузнецова Е.В., Осташко В.В. Высоковозбужденные состояния ядра // Изв. АН России, сер. физ. 1992. Т. 56, №1. С. 51 - 54.

5. Барит И.Я., Зуев С.В., Осташко В.В., Симонов В.А. Изучение области высоких возбуждений изотопов бериллия в реакциях при = 94 МэВ // Краткие сообщения по физике ФИАН. 1994. №5-6. С. 82 - 88.

6. Барит И.Я., Зуев С.В., Осташко В.В., Урин В.Н., Ясногородский А.М. Взаимодействие протонов и дейтронов с ядрами и в области возбуждения 30-60 МэВ ядра // Изв. АН СССР, сер. физ. 1989. Т. 53, №12. С. 2455 - 2459.

7. Ясногородский А.М., Кумшаев С.Б., Осташко В.В., Урин В.Н., Ненахов А.Н. Рассеяние -частиц на поляризованной мишени при энергиях = 55 - 95 МэВ // Ядерная физика. 1986. Т. 44. вып. 4(10). C. 867 - 871.

8. Немец О.Ф., Осташко В.В., Урин В.Н., Ясногородский А.М. Исследование области возбуждения 45-57 МэВ ядра в реакции // Ядерная физика. 1984. Т. 40, вып. 1(7). C. 43 - 46.

9. Немец О.Ф., Осташко В.В., Урин В.Н., Ясногородский А.М. Экспериментальное изучение упругого рассеяния при энергиях 56-95 МэВ и его анализ на основе метода резонирующих групп // Ядерная физика. 1985. Т. 42, вып. 4(10). C. 809 - 813.

10. Costanso E., Cunsolo A., Foti A., Gorynov O.Yu, Lattuada M., Ostashko V.V., Putaggio L., Romano S., Spitaleri C., Tumino A., Vinciguerra D., Xian Yu. Decay modes of exited at 46.4 MeV // Eur. Phys. J. 1999. Vol. А5. P. 69 - 75.

11. Tumino A., Gorynov O.Yu, Lattuada M., Ostashko V.V., Romano S., Spitaleri C., Vinciguerra D. -decay of the 46.4 MeV resonance // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. Київ: ІЯД НАН України. 2000. № 2. P. 51 - 54.

12. Tumino A., Lattuada M., Romano S., Spitaleri C., Vinciguerra D., Basrak Z., Goryunov O.Yu., Ostashko V.V., Szilner S. , Figuera P., Lo Presti D., Petta C., Randazzo N., Reito S., Russo G.V., Tudisco S. break up states and cluster structure of // Eur. Phys. J. 2001. Vol. A12. P. 327 - 334.

13. Tumino A., Gorynov O., Lattuada M., Ostashko V., Romano S., Spitaleri C., Vinciguerra D. The Role of Clusters In Self-Conjugated Nuclei // Nuclear and Condensed Matter Physics (American Institute of Physics) - 2000. Vol. 513. P. 322 - 325.

14. Базрак З., Вінчігуера Д., Горюнов О.Ю., Зілнер С., Латтуада М., Осташко В.В., Тудіско С., Туміно А., Романо С., Спіталєрі К., Фігуера П. Дослідження високої області збуджень ядра в реакції // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. Київ: ІЯД НАН України. 2004. №1(12). С. 7 - 15.

15. Ostashko V.V., Tumino A., Romano S. A method to calibrate a Silicon Position Sensitive Detector // Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. Київ: ІЯД НАН України. 2003. № 3(11). P. 155 - 160.

16. Zadro M., Di Pietro A., Figuera P., Fisichella M., Lattuada M., Magio A., Pansini F., Scuderi V., Goryunov O.Yu. Ostashko V.V. Stopping power of helium gas for ions from 2 to 31 MeV // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2007. Vol. B259. P. 836 - 840.

17. Ostashko V., Tumino A., Romano S. A working with a Silicon Position Sensitive Detector (-calibration and isotopes separation) // arXiv:nucl-exp/0501001.

18. Осташко В., Латтуада М., Мілін М., Горюнов О., Ді П'єтро А., Міляніч Д., Задро М., Муцумара А., Пелегріті М.-Г., Романо С., Тудіско С., Туміно А., Фігуера П. Дослідження резонансів пари в області відносних енергій МеВ у тричастинковому процесі // Ядерна фізика та атомна енергетика - 2007. № 1(19). С. 45 - 52.

19. Осташко В., Латтуада М.., Горюнов О., Ді П'єтро А., Міляніч Д., М. Задро, А. Муцумара, М.-Г. Пелегріті, Романо С., Тудіско С., Туміно А., Фігуера П. Резонанси ядра у тричастинковій реакції у діапазоні енергій збудження МеВ // УФЖ. 2007. Т. 52, №6. С. 525 - 533.

20. Arena N., Cavallaro Seb., D'Arrigo A., Fazio G., Giardina G., Goryunov O.Yu., Ostashko V.V., Palamara R., Shvedov A.A. The short-lived level at = 11,4 MeV // J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 1995. Vol. 21. P. 1403 - 1406.

21. Осташко В., Латтуада М., Мілін М., Горюнов О., Ді П'єтро А., Міляніч Д., Задро М., Муцумара А., Пелегріті М.-Г., Романо С., Тудіско С., Туміно А., Фігуера П., Болен Х., фон Ерцен В., Кокалова Т., Шумерер С. Прояв кластерної структури у багаточастинкових реакціях // Ядерна фізика та атомна енергетика - 2006. № 2(18). С. 34 - 43.

22. Гранцев В.Г., Дряпаченко И.П., Корнилов В.А., Немец О.Ф., Осташко В.В., Пугач В.М., Пилипенко В.А., Руденко Б.А., Соколов М.В., Стружко Б.Г. Исследование механизмов ядерной реакции // Изв. АН СССР, сер. физ. 1982. Т. 42, №1. С. 147 - 152.

23. Milin M., Ostashko V.V., Miljaniґc D., Bohlen H.G., Di Pietro A., Goryunov O.Yu., Kokalova Tz., Lattuada M., Musumarra A., von Oertzen W., Pellegriti M.G., Romano S., Thummerer S., Tumino A., Zadro M. States in and excited in the reaction at 90 MeV // submitted to Eur. Phys. J. A.

24. Ostashko V.V., Yasnogorodsky A.M., Fillipov G.F., Vasilevski V.S., Nesterov A.V. Comparison of Theoretical and Phenomenological Phase Shifts for scattering at excitation range between 25 - 42 MeV // Preprint / АН Украины. Ин-т теоретической физики; 89-3Е. К.: 1989. 12р.

25. Осташко В.В. Дослідження області високих збуджень 25-50 МеВ ядра в пружному розсіяння та реакціях на ізотопах літію // Тези 3-ї конф. з фізики високих енергій, ядерної фізики та прискорювачам. Харків. НАН України, ХФТІ. 2005. С. 29.

26. Осташко В.В., Мілін М., Мілянович Д., Латтуада М. Реакції передачі під дією з енергією 90 МеВ на мішені // Тези 3-ї конф. з фізики високих енергій, ядерної фізики та прискорювачам. Харків. НАН України, ХФТІ. 2005. С. 28.

27. Осташко В.В., Ясногородский А.М. Фазовый анализ упругого рассеяния для энергий более 25 МэВ в с.ц.и. // Тезисы докладов ХХХVII Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1987. C. 322.

28. Немец О.Ф, Осташко В.В,. Урин В.Н., Ясногородский А.М. Измерения и фазовый анализ дифференциальных сечений рассеяния при энергиях 56-95 МэВ // Тезисы докладов ХХХVII Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1987. C. 323.

29. Барит И.Я., Зуев С.В., Осташко В.В., Урин В.Н., Ясногородский А.М. Реакции и при энергиях протонов 29-48 МэВ // Тезисы докладов ХХХIX Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1989. C. 283.

30. Осташко В.В., Ясногородский А.М. Определение характеристик высоковозбужденных резонансов // Тезисы докладов ХХХIX Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1989. C. 356.

31. Немец О.Ф., Ясногородский А.М., Осташко В.В., Поворозник О.М., Урин В.Н., Зуев С.В. Изучение угловых и энергетических зависимостей дифференциальных сечений в области легчайших ядер // Препринт / АН Украины. Ин-т ядерных исследований; 82-6. К.: 1982. С. 20 - 24.

32. Барит И.Я., Зуев С.В., Немец О.Ф., Осташко В.В., Поворозник О.М., Ясногородский А.М. Исследование реакций , , при энергии протонов 47,8 МэВ // Тезисы докладов ХХХ Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1981. C. 337.

33. Барит И.Я., Зуев С.В., Симонов В.А., Немец О.Ф., Осташко В.В., Урин В.Н. Изучение области высоких возбуждений изотопов бериллия в реакциях при = 94 МэВ // Тезисы докладов ХХХXI Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1991. C. 302.

34. Зуев С.В., Кузнецова Е.В., Осташко В.В. Высоковозбужденные состояния ядра // Тезисы докладов ХХХXI Совещ. по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука, 1991. C. 301.

35. Tumino A., Lattuada M., Romano S., Spitaleri C., Vinciguerra D., Gorynov O.Yu, Ostashko V.V. Studio di canali d'uscita con piu corpi nell'interazione a 65 MeV // Proc. of LXXXV Congresso Nazionale societa Italiana di fisica. Pavia(Italy). INFN, 1999. P. 76.

36. Tumino A., Lattuada M., Romano S., Spitaleri C., Vinciguerra D., Basrak Z., Ostashko V.V., Gorynov O.Yu, Szilner S., Figuera P., Petta C., Ranadazzo N., Russo G.V., Tudisko S. Evidence for Shape Isomeric States In At High Excitation Energy // Proc. of Seventh International Conf.: Nuclear-Nuclear Structure. Strasbourg (France). GSI/GANIL: 2000. P. 154.

37. Tumino A., Lattuada M., Figuera P., Goryunov O.Yu., D.Miljanich, Milin M., Musumarra A., Ostashko V.V., Raimondo R., Romano S., Soich N., Spitaleri C., Vinciguerra D. Isomeric shape configuration from and at 109 and 120 MeV // Proc. 3rd International Conf. on Exotic nuclei and atomic masses (ENAM2001). Hдmeenlinna(Finland). 2001. P. 112.

38. Lattuada M., Romano S., Spitaleri C., Tumino A., Vinciguerra D., Basrak Z., Goryunov O.Yu., Ostashko V.V., Szilner S., Figuera P., Petta C., Randazzo N., Reito S., Russo G.V., Tudisco S., Zadro M., Xian Yu. Resonances in the and reactions and rotations states in ²⁴Mg // LNS Activity Report 1999 / Italian National Institute of Physic. Laboratoria Nucleare del Sud. 2000. P. 123.

39. Lattuada M., Tumino A., Romano S., De Napoli M., Di Pietro A., Imme G., Pellegtriti M.G., Pizzone G.L., Raciti G., Rapizarda E., Stiefti C., Spezzi L., Tudisco S., Miljanich D., Milin M., Soic N., Zadro M., Spitaleri C., Goryunov O.Yu., Ostashko V.V., Lonnroth T. Molecular States of Light Neutron Rich nuclei // LNS Activity Report 2001 / Italian National Institute of Physics. Laboratoria Nucleare del Sud. Catania(Italy): 2002. P. 26 - 27.

40. Di Pietro A., Lattuada M., Panchini F., Vinchiguera D., Zadro M., Goryunov O.Yu., Ostashko V., Li Xia, Cunsolo A., Foti A., Winfield J, Lonnroth T. Ljapin V., Mutterer M., Trzaska W. H. Using the resonance scattering method to study cluster states in Boron exotic isotopes // LNS Activity Report 2003 / Italian National Institute of Physics. Laboratoria Nucleare del Sud - Catania(Italy): 2004. P. 30 - 32.

41. Di Pietro A., Figuera P., Lattuada M., Panchini F., Papa M., Vinchiguera D., Zadro M., Goryunov O.Yu.,, Khouaja A., Ljapin V., Nocigoro C., Ostashko V. Inverse kinematics resonances Scattering of thick Target // LNS Activity Report 2004 / Italian National Institute of Physic. Laboratoria Nucleare del Sud; 2005. P. 42 - 43. (http://www.lns.infn.it/info /Report2004)

42. Scuderi V., Pietro A. Di, Figuera P., Lattuada M., Pansini F., Papa M., Vinciguerra D., Zadro M., Goryunov O.Yu., Khouaja A., Lyapin V., Nociforo C., Ostashko V.V. Inverse kinematics resonance scattering on thick target with EXCYT beams // Proc. Seventh International Conf. on Radioactive Nuclear Beams (RNB7). Cortina d'Ampezzo (Italy). 2006. http://rnb7.pd.infn.it.

Анотація

Осташко В.В. Властивості легких ядер, зумовлені -кластерними конфігураціями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій. - Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2007.

В дисертації викладено результати експериментальних досліджень властивостей легких ядер, що зумовлені -кластерними конфігураціями. Розроблено експериментальні методики для проведення кореляційних експериментів та з застосуванням позиційночутливих детекторів. Проведено вимірювання функцій збудження ряду бінарних процесів та виконано кінематично повні експерименти для дослідження резонансної взаємодії за участю -частинок та -кластерних структур. Отримано експериментальні результати, які можна інтерпретувати як можливість резонансної взаємодія двох -частинок при двох значення відносної відстані між ними та коли одна з -частинок знаходиться в збудженому стані. Експериментально показано, що існування в легких ядрах станів при високих енергіях збудження, пов'язані з властивостями -кластерних конфігурацій. Отримано дані про нові збуджені рівні ізотопів берилію з = 7, 8, 9 та ядра . Запропоновано пояснення механізмів утворення ряду станів цих ядер. Отримані експериментальні результати розширюють відомі уявлення про властивості легких ядер, пов'язані з властивостями ядерних кластерних конфігурацій та будуть використані при побудові відповідних теоретичних моделей.

Ключові слова: легкі ядра, метод спектроскопії резонуючих частинок, напівпровідникові позиційночутливі детектори, резонанси, ротаційні смуги, -кластерні стани, спектри збуджень , .

Аннотация

Осташко В.В. Свойства легких ядер, обусловленные -кластер-ными конфигурациями. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.16 - физика ядра, элементарных частиц и высоких энергий. - Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, 2007.

В диссертации представлены результаты экспериментальных исследований свойств легких ядер, которые обусловлены -кластерными конфигурациями. Разработаны экспериментальные методики для проведения корреляционных экспериментов и с использованием позиционночувствительных детекторов. Проведены измерения функций возбуждения разных бинарных процессов и выполнены кинематически полные эксперименты для исследования резонансного взаимодействия с участием -частиц и -кластерных структур. Получены экспериментальные результаты, которые можно интерпретировать как возможность резонансного взаимодействия двух -частиц при двух значениях относительного расстояния между ними и когда одна з -частиц находится в возбужденном состоянии. Экспериментально показано, что существование в легких ядрах состояний при высоких энергиях возбуждения, связаны со свойствами -кластерных конфигураций. Получены данные о новых возбужденных уровнях изотопов бериллия с = 7, 8, 9 и ядра . Предложено механизм образования ряда состояний этих ядер. Полученные экспериментальные результаты расширяют существующие представления о свойствах легких ядер, связанные со свойствами ядерных кластерных конфигураций и будут использованы при построении соответствующих теоретических моделей.

Ключевые слова: легкие ядра, метод спектроскопии резонирующих частиц, полупроводниковые позиционночувствительные детекторы, резонансы, -кластерные состояния, ротационные полосы, спектры возбуждения , .

Annotation

Ostashko V.V. The properties of light nuclei related to -cluster configurations. - Manuscript.

A thesis for the Doctor of Sciences (Physics & Mathematics), specialty 01.04.16 - physics of nuclei, elementary particles and high energy. - V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, 2007.

In dissertation the results of experimental research of properties of light nuclei related to -cluster configurations are presented. The experimental methods for carrying out correlation experiments using silicon position-sensitive detectors are developed. The measurements of excitation functions for different binary processes and the complete kinematics experiments are carried out aiming at the investigation of resonance interaction involving -particles and -cluster composites. The obtained experimental results can be interpreted as possible resonance interaction of the two -particles having two relative distance values between them and when one -particle is in excited state. It is shown experimentally that the existence of highly excited states in light nuclei is related to the properties of -cluster configurations. The information on new excited states of beryllium isotopes with = 7, 8, 9 and nucleus is obtained. The explanation of formation mechanisms of some states in these nuclei is suggested. The obtained experimental results extend our present understanding of the structure of light nuclei related to the properties of nuclear cluster configurations and will be used for the development of appropriate theoretical models.

Keywords: Light nuclei, Resonant particle spectroscopy technique, Silicon strip detectors, Resonances, Rotational bands, -cluster states, Excitation spectra of and .

Размещено на Allbest.ru