ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 7, с. 930-940
УДК 539.171
КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАЧИ ПОЛЯРИЗАЦИИ И ПАРЦИАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ СЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕАКЦИЙ 16О(р,р)16О (4-, Т = 0 И 1) ПРИ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЭНЕРГИЯХ © 2015 г. А. В. Плавко1, М. С. Онегин2, В. И. Кудряшов3
E-mail: kudr@comita.spb.ru
В реакциях 16О(р, p ')16О (4-, Т = 0 и 1) на основе экспериментов при 200 и 350 МэВ были систематизированы линейные комбинации коэффициентов передачи поляризации (DK) или их произведения с дифференциальными поперечными сечениями (т.е. парциальные дифференциальные сечения стк). Различные данные для трех вытянутых состояний 4- в 16O сравниваются с соответствующими расчетами, выполненными в рамках импульсных приближений по методу искаженных волн с применением нескольких теоретических моделей. Продемонстрирована значительная изоспино-вая зависимость силы спин-орбитальной амплитуды. При сопоставлении функций ядерного отклика (спин-продольного и спин-поперечного характера) для изучаемой реакции использован "эталонный" процесс возбуждения в 12C(p, p ')12C. DOI: 10.7868/S0367676515070200
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, свойства ядра часто моделируются на основе использования эффективного нук-лон-нуклонного NN взаимодействия. Для тестирования такого взаимодействия нередко применяются различные нуклон-ядерные реакции. В частности, неупругое рассеяние поляризованных протонов на ядрах, особенно с возбуждением состояний аномальной четности, известно тем, что для его описания чрезвычайно важны спиновые компоненты ^^-взаимодействия: спин-орбитальный, тензорный (прямой и обменный), а также зависящий от спина центральный.
Для установления вклада указанных частей взаимодействия было бы полезно изучение тройного рассеяния неполяризованных протонов, теорию для которого разработал Вольфенштейн [1]. Однако опыты такого рода невероятно громоздки и к тому же не могут обеспечить энергетического разрешения, удовлетворяющего современным требованиям. На смену этому подходу пришли измерения, использующие попеременно три типа поляризованных пучков: N Ь и Б. Тип N характеризуется направлением поляризации, перпендикулярным к
1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет".
2 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики имени Б.П. Константинова", Национальный исследовательский центр "Кучатовский институт", Гатчина.
3 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет".
плоскости рассеяния. Поляризация типа Ь определяется направлением падающего пучка, а тип Б обладает "боковым" направлением поляризации, расположенным в плоскости рассеяния, но ортогональным к направлению Ь (см., например, [2]).
Двойное рассеяние указанных поляризованных протонов позволяет измерить коэффициенты передачи поляризации (спина) Бу в данном процессе, т.е. (р, р'). Определенные таким образом пять коэффициентов Бу вместе с традиционной поляризацией Р (Бш) и анализирующей способностью Ау (Бм) образуют семь компонентов протонного деполяризационного тензора. Все они оказываются совершенно идентичными соответствующим параметрам Вольфенштейна, установленным в теории тройного рассеяния неполяризо-ванных протонов (см., в частности, [3]).
Коэффициенты передачи поляризации (спина) Б у по своему физическому смыслу можно трактовать как данные, определяющие вероятность нахождения спина протона после рассеяния вдоль оси у, если до рассеяния он был ориентирован вдоль оси I. Обычно выбирают такую систему координат, в которой, например, ось Ь (Г) параллельна вектору к (к'), где к — волновой вектор протона до рассеяния, а к' — после рассеяния. В целом предполагается, что
у) = N,Ь,Б; N\Ь\Б', (1)
а затем штрих, относящийся ко второму индексу, связанному с вылетом протона, обычно опускается. Ось NN') параллельна вектору к х к', а ось — направлению N х Ь N' х Ь').
Наряду с указанным выше традиционным подходом в настоящей работе рассматривается параметризация поляризационных экспериментальных (и расчетных) результатов, альтернативная использованию параметров Вольфенштейна (или их аналогов). В новом представлении, впервые предложенном в работе [4], наблюдаемые выражаются в терминах линейных комбинаций параметров Вольфенштейна (точнее, их аналогов). При этом нами детально обсуждаются дополнительные возможности, которые открываются при рассмотрении этого альтернативного подхода в двух его модификациях.
традиционный анализ реакции
16O (p, р)16О (4-, Т = 1) ПРИ ЭНЕРГИЯХ 200-350 МэВ
Ранее нами был выполнен анализ, который теперь можно считать вполне традиционным в случае неупругого рассеяния (в том числе и двойного) поляризованных протонов на легких ядрах с возбуждением состояний аномальной четности, характеризующихся единственной частично-дырочной конфигурацией [5-7]. Из-за того что при такой конфигурации образующиеся возбуждения могут обладать максимально возможными спинами, их часто называют вытянутыми (или выстроенными) состояниями. Указанные наши исследования можно считать дальнейшим развитием предыдущих работ, в частности [8-10] и др.
В настоящем разделе мы концентрируем внимание прежде всего на одном (из трех) уровней в 16О с приписываемой ему вытянутой конфигурацией - 1p-2] 4- Это изовекторное возбуждение с Ех = 18.98 МэВ. Здесь мы отталкиваемся от предыдущего краткого изложения [7] и проводим дальнейший комплексный анализ систематизированных нами экспериментальных измерений, выполненных при энергиях протонов 200 МэВ [9, 11, 12], а также 350 МэВ [13] и относящихся к возбуждению 4-, Т = 1 в 16О. Как и в работе [10], для анализа характеристик протонного рассеяния требуемые переходные плотности в случае рассматриваемого возбуждения калибровались на основе сравнения с измерениями неупругих процессов (я, я') и (в, в) [14].
Для описания нуклон-ядерного рассеяния в этом разделе применены два известных типа эффективного ^^-взаимодействия (^-матрицы). Во-первых, это взаимодействие GPH, основанное на парижском потенциале и разработанное группой Герамба в Гамбурге (PH: Paris-Hamburg) [15]. Во-вторых, это взаимодействие GB, основанное на боннском потенциале (B: Bonn), часто называемое боннской ^-матрицей или просто взаимодействием NL (по начальным буквам фамилий авторов) [16]. Конкретные детали, связан-
ные с применением этих и других типов эффективного ^^-взаимодействия, для описания различных характеристик рассеяния протонов можно найти, в частности, в наших предыдущих публикациях [17—19].
При возбуждении состояния 4-, Т = 1 в 16О мы рассматриваем в настоящем разделе следующие характеристики: дифференциальное сечение (а), вызванную поляризацию (Р), анализирующую способность (Ау), а также диагональные коэффициенты передачи поляризации (Бш, ВЬ]). Величины а и Р могут быть измерены в неупругом рассеянии неполяризованных протонов (р, р'), анализирующая способность Ау — в однократном рассеянии поляризованных протонов (р, р'), а спиновые коэффициенты Би — исключительно в двойном рассеянии поляризованных протонов (р, р'). Вторая стрелка как раз и означает, что должна быть известна, наряду с поляризацией первичных частиц, также и поляризация выходящих частиц, что достигается вторым рассеянием.
Определенная новизна представления указанных данных заключается в том, что мы объединили и проанализировали вместе результаты измерения в случае 4-, Т = 1 в 16О при 200 МэВ [9, 11, 12] и 350 МэВ [13] для величин а, Р и Ау (рис. 1) и для диагональных коэффициентов передачи поляризации и (рис. 2). Кроме того, мы выполнили расчеты как для зависящего от плотности эффективного взаимодействия (матрица GPH), так и без учета плотностной зависимости в матрице GB. Из сравнения двух расчетов на рис. 1 и 2 видно, что для уровня 4-, Т = 1 не очень существенна плотностная зависимость возбуждающего его эффективного взаимодействия. Это объясняется тем, что для вытянутого состояния, каким является уровень 4-, Т = 1 в 16О, переходные плотности в основном локализованы на поверхности ядра, а для поверхностных возбуждений, как известно, плотностная зависимость взаимодействия по существу неважна.
Некоторые другие особенности анализа коэффициентов Би, представленных на рис. 2, рассматриваются нами в публикации [7]. Однако здесь не будем на них останавливаться, так как они не играют принципиальной роли в дальнейшем изложении, где определяющее значение приобретают другие факторы. Показанные на рис. 1 и 2 расчеты (кривые) выполнены нами с использованием компьютерной программы DWBA 91 [20].
В процессе анализа неупругого рассеяния протонов можно также считать довольно традиционным определение доли дифференциального сечения, обусловленной той или иной частью взаимодействия (изоскалярного или изовекторного). При этом роль поляризационных характеристик минимизирована, и часто не принимается во внимание.
Рис. 1. Систематизированные нами экспериментальные данные и наши расчеты для обозначенных характеристик неупругого рассеяния протонов при Ер = = 200 МэВ (темные кружки и кривые) и 350 МэВ (светлые кружки) с возбуждением состояния 4-, Т = 1 (18.98 МэВ) в 16О. Измерения при 200 МэВ получены в [12], а при 350 МэВ — в [13]. Расчеты с силами GPH обозначены жирными линиями, а с силами GB — тонкими линиями. Значения углов для экспериментальных данных с Ер = 350 МэВ умножены на величину к = (350/200)1/2 (кинематический коэффициент).
Рис. 2. Систематизированные нами экспериментальные данные и наши расчеты для диагональных коэффициентов передачи спина в реакции 16О (р, р ')16О (4-, Т = 1) при Ер = 200 МэВ (темные кружки и кривые) и 350 МэВ (светлые кружки). Измерения при 200 МэВ, относящиеся к и Бц,, выполнены в [9, 11], а для БNN — в [12]. Экспериментальные данные для 350 МэВ взяты из [13]. Расчеты с силами GPH обозначены сплошными линиями, а с силами GB (МЬ) — штриховыми линиями. Значения углов для экспериментальных данных с Ер = 350 МэВ умножены на величину к = (350/200)1/2 (кинематический коэффицие
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.