РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ
2.1 Розсіяння дейтронів та реакції 6Li(d,X)
2.1.1 Пружне розсіяння дейтронів ядрами 6Li
У минулому експерименти на дейтронних пучках прискорювачів при енергіях дейтронів вище 10 МеВ зіграли виняткову роль у виявленні та дослідженні прямих механізмів реакцій. Мала енергія зв'язку нуклонів у дейтроні обумовлює високу імовірність безпосередньої (прямої) передачі нуклона при зіткненні дейтрона з атомним ядром мішені. Тому реакції (d,p), (d,n) мають великі перерізи прямої передачі нуклонів, що сприяло накопиченню значної кількості експериментальних даних цих реакцій одночасно з даними пружного та непружного розсіяння дейтронів. Ці дані були з успіхом використані у розвитку теорії прямих процесів та у пошуках дейтрон-ядерних потенціалів оптичної моделі (ОМ). В даний час актуальною є систематизація цих даних в рамках сучасних теоретичних підходів, що враховують взаємозв'язок різноманітних вихідних каналів реакцій та розмаїтість одно- і багатоступінчастих механізмів реакцій. Одним з таких підходів є метод зв'язаних каналів реакцій (МЗКР), який був нами використаний в даній роботі.
Розсіяння та реакції дейтронів при взаємодії з легкими ядрами, зокрема з ядрами 1р-оболонки, особливі тим, що в них значну роль відіграють різноманітні процеси передач кластерів, як одноступінчасті, так і багатоступінчасті. Зокрема в пружному розсіянні дейтронів ці процеси дають значний вклад в кутові розподіли на великих кутах, де велику роль відіграє також спін-орбітальна взаємодія. Оскільки в минулому дослідженню ролі спін-орбітальної взаємодії в пружному розсіянні дейтронів приділялась значна увага без належного врахування вкладів різноманітних передач кластерів, то актуальною задачею є систематичне дослідження розсіяння дейтронів легкими ядрами на великі кути з врахуванням вкладів всіх можливих процесів. Це стосується також і реакцій дейтронів з легкими ядрами. В даній роботі ця проблема досліджувалась для пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li та реакцій (d,6Li), (d,7Li) та (d,7Be) при енергії 50 МеВ [1, 4, 8].
Згідно з літературними даними пружне розсіяння дейтронів ядрами 6Li досліджувалось в діапазоні енергій Еd = 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 МеВ [30], 4,5; 4,75; 5,0; 5,25; 5,5 МеВ [31], 8,0; 10,0; 12,0 МеВ [32], 10,2 МеВ [33], 11,8
Рис. 2.1. Кутові розподіли пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергіях Елаб. = 4, 5, 6, 7, 8 і 9 МеВ [30], 4,5; 4,75; 5,0; 5,25 і 5,5 МеВ [31] та 8 МеВ [32].
МеВ [34], 14,7; 19,6 МеВ [35] та 698 МеВ [36]. Частина з цих даних представлена на рис. 2.1 і 2.2. Отже, згідно із вищезазначеним переліком діапазонів енергій виявляється, що при енергіях Еd = 20 - 690 МеВ до виконання наших досліджень розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергії Еd = 50 МеВ [1] не було жодних експериментальних даних.
Рис. 2.2. Кутові розподіли пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергіях Елаб. = 10,0 МеВ [30], 10,0 і 12,0 МеВ [32],10,2 МеВ [33], 11,8 МеВ [34], 14,7 і 19,6 МеВ [35].
Як видно з рис. 2.1 та 2.2, енергетична залежність кутових розподілів пружного розсіяння дейтронів на ядрах 6Li є значною, що може бути зумовлене як енергетичною залежністю d+6Li-взаємодії, так і енергетичною залежністю вкладів різноманітних процесів. Тому для досконалого вивчення d+6Li-розсіяння необхідні експериментальні дані в широкому діапазоні енергій. В нашій роботі було отримано експериментальні дані при енергії дейтронів 50 МеВ і увага була зосереджена на розсіянні дейтронів на великі кути, де в експериментальні дані суттєвий вклад дає реакція багатонуклонної передачі (d,6Li)d та процес реорієнтації ядра 6Li. Для подальшого систематичного вивчення цього розсіяння необхідно провести вимірювання кутових розподілів в усьому недослідженому діапазоні енергій Еd = 20 - 690 МеВ.
Як зазначалось в розділі 1, вимірювання кутових розподілів пружного розсіяння дейтронів ядрами мішені 6Li при енергії Еd = 50 МеВ [1] проводилось на циклотроні У-240 Інституту ядерних досліджень НАН України з використанням експериментальної установки АСТРА. Продукти реакцій, важчі за ?-частинки, реєструвались трьома ?Е-Е-спектрометрами з кремнієвими детекторами. Для реєстрації дейтронів Е-детектором служив кристал NaJ(Tl). Нікелева фольга товщиною 40 мкг/см2 з напиленою сполукою 6LiF товщиною ? 300 мкг/см2 використовувалась в якості мішені.
Типовий енергетичний спектр ядер віддачі 6Li та продуктів реакції 6Li(d,6Li)d, розсіяних на кут ?лаб. = 20о, показано на рис.2.3. Числа над піками вказують енергію збудження ядер, зазначених в дужках. Видно, що вихід 6Li з
Рис. 2.3. Енергетичний спектр 6Li з реакцій при взаємодії дейтронів з ядрами мішені 6Li(19F) + Ni та ядрами домішок 7Li, 12С і 16О при енергії Еd = 50 MeB для кута реєстрації ?лаб = 20 ?.
реакції 6Li(d,6Li)d (пік 0.0 (d)) значно перевищує вклади від реакцій 19F(d,6Li)15N, 16O(d,6Li)12C, 12C(d,6Li)8Be, 7Li(d,6Li)t i 58Ni(d,6Li)54Fe, що сприяло зменшенню похибок отриманих експериментальних даних.
Кутовий розподіл пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергії Еd = 50 МеВ [1] показано на рис. 2.4: на верхній панелі - у відношенні до розсіяння Резерфорда, на нижній панелі - в абсолютних одиницях (мб/ср). Кутові розподіли пружного розсіяння нормувалися двома методами:
а) використовуючи дані про товщину мішені, тілесні кути детекторів і накопичений за час експерименту заряд в циліндрі Фарадея;
б) нормуючи перерізи пружного розсіяння у відносних одиницях на малих кутах до перерізів, обчислених за оптичною моделлю при використанні в розрахунках параметрів глобального оптичного потенціалу для розсіяння дейтронів [37].
Рис. 2.4. Кутовий розподіл пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергії Еd = 50 МеВ [1].
Різниця між нормувальними множниками, отриманими обома методами, не перевищувала 15%.
Із порівняння отриманих кутових розподілів розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергії Еd