Аномальное рассеяние назад и квазимолекулярная структура ядер

Ядерные реакции под действием тяжелых ионов и с* -частиц отличаются большим своеобразием, для последовательного описания которых требуется знание потенциала взаимодействия налетающих ионов с ядрами-мишенями, который в свою очередь, может быть определен из анализа данных по упругому рассеянию. Изучение упругого рассеяния представляет и значительный самостоятельный интерес. Это связано, во-первых, с тем, что оптические потенциалы для тяжелых ионов ичастиц отличаются от потенциалов для рассеяния нуклонов. Во-вторых, кластерная структура некоторых ядер может привести к усилению таких эффектов, которые обычно при рассеянии нуклонов слабо проявляются в упругом рассеянии ядер.

Имеющиеся экспериментальные данные по упругому рассеянию ряда тяжелых ионов ичастиц показываютtчто угловые распределения имеют аномальное рассеяние назад (АРН) — рост сечения под большими углами. АРН особенно ярко проявляется при рассеянии ©-счастиц и легких ионов на легких ядрах. Оказывается, что стандартная оптическая модель с сильным поглощением не способна описать АРН. Потребовалось введение ряда механизмов реакции, которые ослабляют поглощение в районе поверхности ядра. В ряде объяснений APHfl] предполагалось, что при соприкосновении ядер образуется квазимолекулярное промежуточное состояние с соответствующей ротационной структурой. Ядерная квазимолекула это конфигурация из двух или нескольких ядер, находящихся в состоянии взаимоного движения или же связанных вместе посредством нескольких валентных нуклонов.

Таким образом АРН превратилось в инструмент исследования ядер, их квазимолекулярных и кластерных свойств, а также в инструмент исследования ион-ионного потенциала.

В настоящее время существует целый ряд моделей АРН. И нет ни одной модели, которая бы передавала все основные черты проявления АРН — энергетическую и изотопическую зависимости. Новые модели появляются и в последнее время. Это говорит об актуальности этой проблемы. Например, модель радарного рассеяния, которая строится на анологии радарного рассеяния электромагнитных волн и резонансного взаимодействия тяжелых ионов ?2].

Модели, объясняющие АРН, можно подразделить на макроскопические и микроскопические. Макроскопические модели помогают понять общие черты АРН, а микроскопические модели, помогают связать структуру ядра и АРН.

Цель настоящего исследования состояла с одной стороны в том, что на основе макроскопического подхода сформулировать со-литонный потенциал — потенциал квазимолекулярного типа с отталкивающим остовом для объяснения АРН. Дело в том, что при рассег* Q янии осчастиц и легких ионов, таких как °Ц и Be возможен механизм сжатия ядерного вещества в поверхностном слое носящий, отталкивательный характер и который приводит к ослаблению ядерного потенциала.

Совсем недавно японскими теоретиками было показано,.

6 Q что потенциал взаимодействия ионов U и с ядрами должен обязательно содержать отталкивательную часть. С другой стороны, цель настоящего исследования состояла в том, чтобы на основе микроскопического подхода — упрощенной версии метода резонирующих групп (МРГ) — метода ортогональных условий (МОУ) получить ион-ядерный потенциал, описывающий, как квазимолекулярные свойства ядер, так и рассеяние. Здесь следует сказать, что буквально на днях появилась работа одного из ведущих японских теоретиков — Хориучи [4] о том, что МОУ является хорошим приближением для легких ядер и позволяет сформулировать локальный потенциал взаимодействия с* -частиц и легких ионов с легкими ядрами. Это еще раз говорит об актуальности настоящих исследований.

Научная новизна и практическая ценность. Новизна настоящего исследования заключается в применении солитонных потенциалов, зависящих от четности и учитывающих механизм сжатия ядерного вещества в поверхностном слое к объяснению АРН, а также в применении метода ортогональных условий (МОУ) для объяснения квазимолекулярных свойств легких ядер и для получения эффективного ион-ядерного потенциала. Практическая же ценность заключается в предсказательных возможностях данного подхода.

Результаты этой работы могут быть использованы в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова, в Объединенном Институте ядерных исследований, в Московском Государственном университете им. М. В. Ломоносова, в Институте ядерных исследований АН УССР и др.

Для защиты выдвигаются следующие основные результаты, полученные в диссертации:

1. Описание рассеяния осчастиц, легких ионов на легких ядрах с помощью солитонного потенциала, зависящего от четности.

2. Применение МОУ для описания квазимолекулярных свойств легких ядер и для получения эффективного ядерного потенциала, объясняющего АРН.

3. Установление связи между прямыми реакциями оспередачи и АРН — с* -частиц.

Теперь остановимся кратко на содержании диссертации.

В первой главе рассматриваются некоторые модели аномального рассеяния назад, такие как глори эффект, оптическая модель с? -зависящей мнимой частью, обменный процесс, модель свертки и модель полюсов Редже. Отмечается, что ни одна модель не описывает полностью всю картину АРН.

Вторая глава посвящена отталкивательному потенциалу, возникающему при взаимодействии тяжелых и легких ионов с ядрами как эффект принципа Паули. Здесь же рассмотрен отталкивательный потенциал и с позиций ядерной гидродинамики с учетом эффектов сжимаемости ядерного вещества. В последнем подходе отталкивательный потенциал получается естественным образом из нелинейного уравнения Шредингера. Основной вывод этой главы — АРН может успешно моделироваться отталкивательным потенциалом. Этот вывод служит основанием для макроскопического подхода к АРН, рассмотренному в третьей главе. Здесь формулируется солитарный потенциал, зависящий от четности и демонстрируется его практическая реализация. С этой целью рассчитывается рассеяние ионов.

6 9 li с энергией 30. б МэВ и ионов Be с энергией 20 МэВ на.

12 ядре С и осчастиц с энергией в интервале от 25.4 МэВ до.

Tfi.

30.. МэВ на ядре 0. Наблюдается удовлетворительное согласие с экспериментом и получаются физически обоснованные значения коэффициентов сжимаемости ядерного вещества.

Четвертая глава посвящена микроскопическому подходу к АРН, т. е. такому подходу, когда на основе нуклон-нуклонных взаимодействий удается описать различную совокупность экспериментальных данных, а именно: положения уровней, их ширины и АРН. Таким хорошо себя зарекомендовавшим микроскопическим подходом является метод резонирующих групп (МРГ) и его упрощенная версия — метод ортогональных условий (МОУ). В этой главе на основе МОУ исслетс тр дуются кластерные состояния легких ядер 0 и С, а также рассеяние на них осчастиц. Показано, что с помощью МОУ можно получить эффективные локальные потенциалы, зависящие от четности и описывающие положения и ширины кластерных уровней легких ядер, а также АРН.

В заключении этой главы рассматривается кластерный спектроскопический фактор, который формулируется корректным образом в МЕТ. Показано, что АРН — может служить инструментом для получения кластерных спектроскопических факторов, несущих в себе информацию о кластерной структуре ядер.

В выводах и в заключении подводятся итоги проведенным исследованиям и обсуждаются перспективы будущих исследований.

Основные результаты настоящей работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных Совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра в 1983;1984г.г., на Всесоюзной конференции по теории систем нескольких частиц с сильным взаимодействием в 1983 г., на международных совещаниях в Бредфорде и Гренобле в 1984 г., а также на научных семинарах НИШ Ленгосуни-верситета им. А. А. Заданова.

В заключении автор считает своим приятным долгом выразить благодарность / доктору физико-математических наук Гридневу К. А. за научное руководство и помощь в работе, а также кандидату физико-математических наук В. Б. Субботину за помощь в работе и плодотворные дискуссии, а также мл. научному сотруднику НИИФ ЛГУ Кангрополю Ю. В. за помощь и консультации при работе с ЭВМ.

РАБОТЫ, В КОТОРЫХ ОПУБЛИКОВАНО ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДОССЕРТАВДИ.

1. К. А. Гриднев, А. Г. Иванов, С. Саад, В. М. Семенов. Безотражательные потенциалы и аномальное обратное рассеяние. — Тезисы докладов ХХХШ совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Москва, 1983, стр. 437.

2. К. А. Гриднев, А. Г. Иванов, В. М. Семенов, С.Саад. Процессы глубоконеупругих передач в реакциях тяжелых ионов и нелинейные эволюционные уравнения. — Всесоюзная конференция по теории систем нескольких частиц с сильным взаимодействием. Тезисы докладов. Ленинград, 1983, стр. 116.

3. С. Саад, В. Б. Субботин, К. А. Гриднев, В. М. Семенов. Метод ортогональных условий и аномальное обратное рассеяние. — Тезисы докладов ХХХ1У совещания по ядерной спектроскопии и структуры атомного ядра. Алма-Ата, 1984, стр. 459.

E.F.Hefter, K.A.Gridnev, S. S&ad, V.M.Sema'onov, Y.B. Subbotin, Energy Storage in Compressed Nuclear Matter, Conf. on Nuclear Structure, University of Bradford, England, 11−13 Apr.1984, P.504.

5. E.F.Hefter, K.A.Gridnev, S. Saad, V.H.Semjonov, V.B. Subbotin, Energy Storage in Compressed Nuclear Matter, Contribution to the Workshop on Semiclassical Methods in Nuclear Physics, Institut des Sciences, Grenoble, Prance, 5−8 March, 1984.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Таким образом, проведенное исследование говорит о том, что аномальное рассеяние назад (АРН) может служить хорошим инструментом исследования кластерных или квазимолекулярных состояний легких ядер.

Сравнение расчетных и экспериментальных угловых распределеа. g ний упругого рассеяния с*: -частиц, ионов Li ^ Be на легких ядрах свидетельствует о возможности интерпретации АРН с помощью солитонного отталкивательного потенциала, полученного на основании исследования механизма сжатия ядерного вещества в поверхностном слое, а также о возможности интерпретации АРН в рамках метода ортогональных условий. Основная помеха на пути интерпретации АРН — это корректный учет принципа Паули или эффектов антисимметризации. В макроскопическом подходе к АРН эффекты антисимметризации можно учесть феноменологически путем введения отталкивательного кора. В микроскопическом подходе к АРН эффекты антисимметризации можно учесть корректным образом в методе резонирующих групп (МРГ) или в его упрощенной версии — методе ортогональных условий (МОУ). Оба эти подхода — микроскопический и макроскопический и были реализованы в настоящем исследовании. Кроме этого, в настоящем исследовании проведено сравнение спектроскопических факторов, полученных из АРН из прямых реакций альфа-передачи. Это сравнение говорит о связи АРН и квазимолекулярных состояний легких ядер.

Следующий шаг на пути исследования АРН и использования АРН в качестве инструмента исследования квазимолекулярных состояний — это применение метода резонирующих групп (МРГ). Это, видимо, можно будет осуществить на базе нового поколения вычислительных машин, т.к. расчеты в рамках МРГ являются очень трудоемкими .