Тема : Применение метода ядерных фотоэмульсий к изучению реакций фрагментации в релятивистских ядрах (стр. 1 из 5)

Прогресс в исследованиях на пучках релятивистских ядер открывает новые подходы к решению актуальных проблем структуры ядра. Одной из таких проблем является изучение коллективных степеней свободы в возбужденных ядрах, в которых отдельные группы нуклонов ведут себя как составляющие кластеры. Указанная структурная особенность – кластеризация в возбужденных ядрах – особенно отчетливо проявляется в легких ядрах, где возможное число кластерных конфигураций относительно невелико. Естественными компонентами такой картины являются малонуклонные системы, не имеющие собственных возбужденных состояний. Прежде всего, это альфа частицы, а также дейтроны, тритоны, ядра ³Не и, кроме того, парные состояния протонов и нейтронов. Возможно, что изучение процессов фрагментации стабильных и радиоактивных ядер на кластерные фрагменты при релятивистских энергиях выявит новые особенности их возникновения и роль в процессах нуклеосинтеза [1]. Ядро ⁸Be представляет хорошо выделенную альфа частичную систему в основном состоянии. Другие ядра, такие как ¹²С, ¹⁶O, ²⁰Ne которые можно рассматривать, как na, представляются более плотно упакованными в основном состоянии. Предполагается возможным [16] рассматривать эти ядра в некоторых их возбужденных состояниях как молекулярно подобную структуру разряженного газа парно взаимодействующих структур (типа ⁸Be) альфа частиц (бозе-конденсат). В работе представлены предварительные результаты обработки облученных релятивистскими ядрами ⁹Be фотографических эмульсий. Рассмотрены некоторые вопросы методики ядерных фотоэмульсий. Изучаются события, в которых распад ⁹Be идет с образованием ядра ⁸Be.

Обзор некоторых моделей, описывающие строение и свойства ядер ⁸Be, ⁹Be

Одной из первых работ по описанию структуры ядра ⁸Be, считаются [7] работы Д Уиллера [14]. В работе проведен анализ теоретических работ и экспериментальных данных. Предложена модель ядра ⁸Be, исходя из представлений о нем как составном, состоящем из двух альфа частиц. Изучения ядра ⁸Be признавалось существенным для изучения низко лежащих уровней, других легких ядер содержащих в себе как часть ⁸Be. Таких четно-четных ядер как ¹²C, ¹⁶O, ²⁰Ne. По словам Уиллера, что необходимо для анализа промежуточных альфа частичных структур описываемых статистикой Бозе-Эйнштейна. Использовались данные следующего эксперимента. Ядро ⁸Be образуется как промежуточное ядро в реакциях ¹¹B+¹H®3⁴He, ¹¹B+¹H®⁸Be+⁴He. В реакции использовались протоны, ускоренные при величине электрического напряжения 200 КВ. В качестве мишени использовался B₂O₃ [15]. Результаты, полученные Уиллером, приведены таблице.

Energy	Width	Life	J
125 KeV	1 to 100 eV	10^-15to 10^-17 sec.	0
2.8 MeV	0.8 MeV	10^-21 sec.	0
-	Very great	-	2

Работа по изучению первых возбужденных состояний ядра ⁸Be описана в [12]. Рассматривается альфа частичная модель, в которой учитываются возможное внутренние движения нуклонов образующих ядро ⁸Be. Вводится в рассмотрение гармонический осциляторный потенциал с двумя центрами для описания состояний нуклонов в ядре. В расширении альфа частичной модели для ⁸Be включается внутренне движение нуклонов. В данной модели волновую функцию по аналогии с двух атомной молекулой представляют в следующем виде u_R(x₁,x₂,…,x₈)w(R). Где x_i включает пространственные и спиновые координаты нуклона с индексом i, R – вектор, соединяющий два центра потенциала. В приближении независимом движении частиц u_R(x₁,x₂,…,x₈) представляет собой линейную комбинацию одно-частичных волновых функций u_R(x_i), удовлетворяющих уравнению(1).

Где m – масса нуклона V_R - потенциал с двумя центрами для всех нуклонов, и R – расстояние между двумя центрами. Полная внутренняя энергия представляет собой сумму одно-частичных энергий. Часть w(R) описывает относительное движение двух кластеров и имеет вид (2).

Где Y_JM(R/R) сферическая гармоника, а S(R) удовлетворяет уравнению (3).

Где U(R)=å⁸_i₌₁E(R), а m - приведенная масса двух альфа кластеров. Так как рассматриваются только первые возбужденные состояния, то эффективный потенциал примет имеет вид(4).

Проведя разложение вблизи R=R_J и, ограничившись, несколькими первыми членами, получают (5).

Далее получают приближенное выражение для энергии(6).

Где квантовые числа принимают следующие значения J=0, 2, 4,¼., v=0, 1, 2¼

Ядро ⁸Be имеет в основном состоянии оболочечную конфигурацию (0s)⁴(1p)⁴ или ((1s_1/2)⁴(1p_3/2)⁴) в зависимости от принятых обозначений. Спин ⁸Be I=0. В основном состоянии конфигурация ядра ⁹Be (0s)⁴(1p)⁴ или ((1s_1/2)⁴(1p_3/2)⁵), спин I=3/2[4, 6, 13]. Ядро ⁸Be представляет хорошо выделенную альфа частичную систему в основном состоянии. Другие ядра, такие как ¹²С, ¹⁶O, ²⁰Ne которые можно рассматривать, как na представляются более плотно упакованными в основном состоянии. Предполагается возможным [16] рассматривать эти ядра в некоторых их возбужденных состояниях как молекулярно подобную структуру разряженного газа парно взаимодействующих структур типа ⁸Be альфа частиц (бозе-конденсат). Для более получения подробной информации обратитесь к библиографическим ссылкам.

Адекватность метода ядерных фотоэмульсий к исследованию реакций фрагментации в релятивистских ядрах ⁹Be, идущих с образованием ядра ⁸Be

Общая характеристика метода ядерных фотоэмульсий

Суть метод ядерных фотографических эмульсий заключается в следующем. Заряженная частица, проходя через фотоэмульсию, активирует на своем пути кристаллы галоида серебра и делает их способными к проявлению. После специальной обработки эмульсионных слоев в них появляются следы частиц в виде цепочки проявленных зерен, хорошо видных под микроскопом. Значительную роль в развитии этой методики сыграли советские ученые физики Л.В. Мысовский, А.П. Жданов, а также С. Пауэл, Д. Перкинс, П. Фаулер.

Толстослойные ядерные фотографические эмульсии отличаются от эмульсий, используемых в обычной фотографии, толщиной эмульсионного слоя, концентрацией галоидного серебра и желатины. Слои ядерных эмульсий в 10 – 100 раз толще, а содержание галоидного серебра в них на порядок больше обычного. Галоидное серебро (в основном бромистое) находится в эмульсии в виде микрокристаллов, размеры которых колеблются от 0.03 до 0.6 мкм. Так, средние размеры микрокристаллов в эмульсии Кодак NT-4 – 0.4 мкм, НИКФИ-Р – 0.28 мкм, Ильфорд-G5 – 0.27 мкм. В состав эмульсии кроме галоидного серебра входят желатин, пластифактор, вода. Желатин и пластифактор содержат водород углерод, кислород, азот, серу. Пластифактор (обычно глицерин) используется для уменьшения хрупкости эмульсии. Концентрация элементов в граммах на грамм эмульсии приведена в таблице 1.