РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ
2.1. Пружне та непружне розсіяння ядер 7Li + 11B
2.1.1. Вступ
Пружне та непружне розсіяння посідає особливе місце серед ядерних процесів. Експериментальні дані розсіяння є базовими для знаходження параметрів ядерної взаємодії, форми ядер та природи збуджень ядер. Серед ядерних процесів канали пружного та непружного розсіяння є найбільш інтенсивними. Тому, зважаючи на сильні міжканальні зв'язки, ці канали обов'язково необхідно враховувати при аналізі експериментальних даних будь-якого каналу ядерних реакцій.
Пружне та непружне розсіяння ядер у даний час викликає підвищений інтерес ще і у зв?язку із використанням прямих ядерних реакцій для вивчення властивостей нестабільних ядер з аномальною різницею числа протонів і нейтронів (екзотичних ядер). Експериментальні дані реакцій з утворенням таких ядер досліджуються за методом зв?язаних каналів реакцій (МЗКР), в якому враховуються зв?язки між каналами ядерних процесів, серед яких важливу роль відіграють канали пружного і непружного розсіяння взаємодіючих ядер. При цьому для вхідного каналу реакції використовуються потенціали пружного розсіяння ядер пучка і мішені, а параметри потенціалу взаємодії ядер вихідного каналу шукаються методом підгонки МЗКР-перерізів до експериментальних даних реакції. Оскільки даний метод вивчення екзотичних ядер використовується при різних енергіях пучків іонів, то дуже важливими є дослідження енергетичної залежності потенціалів взаємодії ядер. Це здійснено у даній роботі для розсіяння ядер 7Li + 11B, використовуючи при цьому єдиновідомі дані при енергії Елаб.(7Li) = 34 МеВ (20,78 МеВ у с.ц.м.) [17, 18] та отримані нами дані пружного і непружного розсіяння ядер 7Li + 11B у вимірюваннях на Варшавському циклотроні з використанням пучка іонів 11B при енергії Елаб.(11B) = 44 МеВ (17,11 МеВ у с.ц.м.) [2]. Методика цього експерименту описана у розділі 1, а в даному розділі представлено отримані нами експериментальні дані у порівнянні з даними робіт[17, 18].
2.1.2. Енергетичні спектри розсіяння ядер 11В + 7Li
Як видно з рис. 1.6, в експерименті одночасно реєструвались ізотопи бору та літію - продукти реакцій 7Li(11B, nВ)mLi при енергії Елаб.(11B) = 44 МеВ [2]. Це уможливлювало одночасно отримувати енергетичні спектри NВ(Е) ізотопів бору nВ, розсіянних на малі кути ис.ц.м., з проектування В-смуги двовимірних спектрів на Е-вісь, та розсіянних ізотопів nВ на великі кути и'с.ц.м. = 180 - ис.ц.м. за енергетичними спектрами NLi(Е) ядер віддачі mLi, отриманими проектуванням Li-смуги на Е-вісь. Типовий NВ(Е)-спектр для кута илаб. = 16о показано на рис. 1.11.
В експерименті використовувалась вільна (без підкладки, самопідтримна) плівка літію природного ізотопного складу (7Li - 92,5 %, 6Li - 7,5 %) товщиною ~ 0,5 - 0,9 мг/см2.
Розкид енергії пучка іонів 11B на мішені не перевищував ± 0,2 МеВ, яким, в основному, зумовлювалась енергетична роздільна здатність методики.
З рис. 1.11 видно, що мішень 7Li містила домішки кисню (16О) з окису LiО та вуглицю 12С з осідань випаровувань вакуумного масла дифузійних насосів, про що свідчить наявність у спектрі піка при Е ? 42 МеВ. На спектрі показано положення піків, що відповідають основному та збудженим станам ядер 11B
(0 - 8,56 МеВ) і 7Li (0 - 10,3 МеВ). Видно, що в енергетичних NВ(Е)-спектрах стани ядер з різницею енергій ~ 0,5 МеВ не розділялись. Проте, як зазначалось у розділі 1, ми проводили розділення їх сумарного числа відліків на компоненти за допомогою наближення NВ(Е)-спектра симетричними функціями Гаусса (1.2) з відповідними кінетичними енергіями Еі та фіксованими півширинами hi, рівними півширині ізольованого піка. Підгонкою лише параметрів N0і досягалось визначення суми відліків (площі) парціальних піків з похибкою до ~ 40 %. З такою точністю було отримано диференціальні перерізи розсіяння ядер 7Li + 11B для нерозділених в експерименті станів цих ядер. Для станів з частковим перекритям відповідних їм піків спектра похибка вимірювань диференціальних перерізів розсіяння не перевищувала ~ 30 %.
Зазначимо, що для зменшення внесків в енергетичні спектри NВ(Е) і NLi(Е) продуктів реакцій передач 7Li(11B, 10, 12В)8, 6Li при проектуванні В- і Li-смуг (локусів) двовимірних спектрів на Е-вісь області проектування охоплювали лише центральні частини цих смуг, як показано на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Двовимірні спектри ДЕ(Е) із виділеними для проектування на Е-вісь областями смуг 11В (зліва) і 7Li (справа).
Типовий енергетичний спектр NLi(Е) ізотопів літію для кута илаб. = 17о, отриманий із двовимірного спектра, показаного на рис. 2.1, з вилученим фоном багаточастинкових реакцій представлено на рис. 2.2. Числа над піками спектра вказують енергію рівнів ядер 11B та 7Li (0,0 і 0,478 МеВ). Видно, що у даному спектрі піки, які відповідають станам ядер з різницею енергії ~ 0,5 МеВ, перекриваються лише частково. Ця обставина полегшила їх розділення на відповідні компоненти за допомогою функцій Гаусса. Проте, у спектрі наявні піки, що відповідають зареєстрованим ізотопам 6Li і 8Li з реакцій передач, диференціальні перерізи яких на даному куті близькі до перерізів непружного розсіяння іонів 11B ядром 7Li мішені на великі кути.
Рис. 2.2. Типовий енергетичний спектр ізотопів літію - продуктів реакцій 7Li(11В, 6, 7, 8Li)12, 11, 10В при енергії Елаб.(11В) = 44 МеВ для кута ?лаб. = 17о. Криві - симетричні функції Гаусса.
2.1.3. Диференціальні перерізи пружного розсіяння ядер 7Li + 11В
З аналізу експериментальних енергетичних спектрів NВ(Е) і NLi(Е) та наближення їх сумою функцій Гаусса (1.2) було отримано кутові залежності сум відліків УВ(Еі,илаб.) і УLi(Еі,илаб.) для відповідних Еі-станів ядер 11B і 7Li, на основі яких обчислено диференціальні перерізи пружного та непружного розсіяння цих ядер у лабораторній системі (лаб.с.):
та , (2.1)
де М - число відліків монітора (інтегратора), N - коефіцієнт нормування.
На основі кінематичних розраху