Письма в ЖЭТФ, том 102, вып. 2, с. 77-81 © 2015 г. 25 июля
Квазимолекулярные состояния в реакции с изотопами углерода
С. Ю. Торилова1\ Н. А. Мальцев11, В. 3. ГольдбергЪ2\ К. А. Гриднева, В. И. Жеребчевскийа, Т. Лоннротс2\ Б. Г. Новацкийа, И. М. К. Слоттес2), Ю. Г. Соболев"'1, В. X. Тшаская2), Г. П. Тюрин'1, С. В. Хлебниковh
a Санкт-Петербургский государственный университет, 199034 С.-Петербург, Россия
ь Cyclotron Institute, Texas А&М University, 77840 ТХ, USA
сDepartment of Physics, Äbo Akademi, FIN-20500 Turku, Finland
dНациональный исследовательский центр "Курчатовский институт", 123182 Москва, Россия
е Флеровская лаборатория ядерных реакций, Объединенный институт ядерных исследований, 141980 Дубна, Россия
■f Nuclear Physics Institute, Academy of Sciences of Czech Republic, 25068 Rez, Czech Republic
9 Department of Physics, University of Jyväskylä, FI-40500 Jyväskylä, Finland
h Радиевый институт им. Хлопина, 194021 С.-Петербург, Россия
Поступила в редакцию 3 июня 2015 г.
Изучается угловое распределение продуктов реакции 14С+12С при энергиях Есгп = 22.1, 23.5 и 24.6 МэВ вблизи квазимолекулярного резонанса с энергией 23.5 МэВ. Рассмотрены каналы с выходом 8,9,i0ge дЛЯ различных энергий возбуждения остаточного ядра. Полученные результаты анализируются с точек зрения кластерной и DWBA-модели. Показано, что подход, основанный на предположении о прямых процессах, воспроизводит характерные особенности полученных угловых распределений. В области резонанса обнаружены осцилляции, соответствующие образованию квазимолекулярного резонанса с угловым моментом 12+.
DOI: 10.7868/S0370274X15140015
Несмотря на многолетние исследования взаимодействия тяжелых ионов, вопросы, связанные с существованием квазимолекулярных резонансов и механизмом их образования, до сих пор во многом остаются открытыми, а полученные результаты ограничиваются описанием а-кластерных состояний и резонансов в системе 12С+12С [1]. Большой интерес в этой области представляют легкие нейтроноизбыточ-ные ядра в силу кластерного характера их структуры и стабилизирующей роли нейтронного избытка. В последние годы особое внимание было уделено структуре изотопов бериллия и углерода. Получен ряд интересных результатов [2-4], указывающих на существование в них состояний, обладающих ярко выраженной кластерной структурой даже при значительном избытке нейтронов. В настоящей работе рассматривается реакция 14С+12С с выходом различных изотопов бериллия вблизи обнаруженного в системе 14С+12С резонанса упругого рассеяния Ест = = 23.5МэВ [5, 6]. Как было установлено [6], это со-
e-mail: s.torilov@spbu.ru 2) V.Z.Goldberg, T.Lonnroth, J.M.K. Slotte, W.H.Trzaska
стояние отвечает квазимолекулярному резонансу с угловым моментом 18+, а функция возбуждения в данной области имеет одинаковую резонансоподоб-ную структуру для ряда выходных каналов, включая возбужденные состояния 12>13>14С. Аналогичная структура наблюдается и для рассматриваемого нами канала 14С(12С,10Ве)16О. Интерес к этой реакции обусловлен значительным угловым моментом для такой легкой системы, что плохо согласуется с теоретическими предсказаниями на основе В\¥ВА-подхода к описанию квазимолекулярных резонансов [7]. Вместе с тем возможность существования в рассматриваемой системе достаточно высокого момента косвенно подтверждается данными работы [8]. В ней показано, что остаточное ядро 22N6, образующееся в реакции 14С(12С,а), при рассматриваемых энергиях может иметь значительный для такого ядра спин 12+. Для изучения данной реакции и определения ее связи с квазимолекулярными состояниями нами были получены угловые распределения при энергиях Ест = 21.1 и 24.6 МэВ вблизи резонанса и в точке резонанса при энергии 23.5 МэВ.
Эксперимент был выполнен на изохронном циклотроне Университета Ювяскюля (Финляндия). Пучок 12 С направлялся на самоподдерживающуюся мишень 14С (толщина 280мкг/см2, обогащение 90%). Система детекторов для регистрации продуктов реакции находилась в камере рассеяния диаметром 1.5 м. Регистрация продуктов производилась двумя позиционно-чувствительными газовыми АЕ—Е-телескопами. Газовая часть детектора имела чувствительную площадь 18 см2. Она представляла собой пропорциональный счетчик для получения АЕ-сигнала и позиционной информации. Каждый телескоп содержал 10 кремниевых детекторов толщиной 380 мкм в качестве Д-части. Точность получения информации об угле регистрации частицы составляла ±0.2°.
Полученные для трех указанных энергий угловые распределения канала с выходом 10Ве+16Озя приведены на рис.1. Как видно, угловые распределения для всех рассмотренных энергий обладают осциллирующим характером с тенденцией увеличения сечения под малыми углами, а период их осцилляций в первом приближении можно описать квадратом полинома Лежандра. Для случая нерезонансных энергий порядок полинома не может быть определен однозначно. Вместе с тем наилучшие аппроксимации для 21.1 и 24.6 МэВ составляют 15-й и 16-й порядки соответственно, что хорошо совпадает с оценками углового момента 1дг для данных энергий [5]. В случае энергии 23.5 МэВ в распределении значений х2 для подгоночных полиномов существует резкий минимум, отвечающий полиному 12-го порядка. Такое поведение характерно для изолированного резонанса. Угловые распределения для возбужденных состояний остаточного ядра 16 О и для случая выхода 9Ве оказались почти бесструктурными, причем сечение плавно спадает с ростом угла.
В простейшей модели для резонансных состояний, образующихся в реакциях с тяжелыми ионами, порядок полинома Лежандра, описывающий угловое распределение, соответствует угловому моменту в рассматриваемой системе. Угловые моменты, определенные таким методом, можно сравнить с предсказаниями квазиклассических моделей. На рис. 2 представлены данные о максимальных порядках парциальных волн, доступных во входном и в выходном каналах. Расчет проводился по формуле [9]
Ьсг = До (<3 + ) у/(2 ^/К){Ест-Ус), (1)
где 1-1 - приведенная масса, Ус - высота куло-новского барьера, А- массовые числа, До = = (1.55—0.00125)?у, - параметр Зоммерфельда. Вид-
! (а)
10
10'
10
Я =24.6МеУ
2р + а
10 30
: (Ь)
ю2
^—' ю1 Л*
в
3 10° Е-
30 40 50 60 70
80
10
£ст = 23.5МеУ 2р + а
■1|_1_
30 40 50 60 70 80 90
30 40 50 60 70 80
0ст
Рис.1. Угловые распределения, полученные в настоящей работе. Штриховая линия - распределение, полученное на основе Б\\гВА-модели (см. текст). Для распределения, соответствующего резонансной энергии Ест = 23.5 МэВ, сплошной линией показано подгоночное значение квадрата полинома Лежандра 12-го порядка
но, что в нашем случае не наблюдается плавного роста углового момента с энергией, как это имеет место в случае нерезонансных реакций. За исключением энергии 23.5 МэВ, прирост углового момента хорошо отвечает изменению максимального порядка парциальной волны. Учитывая близость моментов, полученных из квазиклассического анализа, и максимальных значений моментов парциальных волн, можно заключить, что значительную роль в реакциях при энергиях 21.1 и 24.6 МэВ играет поглощение волн с максимальным моментом.
Квазпшолекулярные состояния в реакции с изотопами углерода
20 21 22 23 24 25 26
Яст (МеУ)
Рис. 2. Сравнение максимальных угловых моментов для входного и выходного каналов для реакции 14С(12С,10Ве)16О. Треугольники - экспериментальные данные. Сплошная линия - максимальные значения порядков парциальных волн для входного канала, пунктир - для выходного. Кружки - данные для резонансов из работы [6]
Следует отметить значительное различие в угловых моментах для входного и выходного каналов рассматриваемой реакции. В работе [6] состояниям 12С+14С с энергиями 20.75 и 23.5 МэВ приписаны угловые моменты 16 и 18 соответственно. В результате наклон графика также примерно соответствует росту с энергией значения Ьтах, хотя найденные величины углового момента лежат несколько выше, а найденное нами значение углового момента 12 -несколько ниже оценок Ьтах для выходного канала (см. рис.2). В то же время найденные для известных резонансов в системе 12С+12С угловые моменты для различных каналов (упругий и выход 8Ве) почти совпадают. Такая ситуация может возникнуть в случае, если наблюдаемое распределение не является следствием резонанса в системе и обусловлено механизмом прямой реакции при передаче достаточно тяжелого кластера. Так, в работе [10] подобная картина возникает вследствие процессов, связанных с передачей а-частицы.
Для оценки вклада прямых процессов был проведен расчет реакций передач в рамках модели Б\¥ВА. Были рассмотрены доступные в одноступенчатом приближении два прямых канала реакции. Их графическое представление приведено на рис. 3. Как видно, ядра-продукты идентичны, но переставлены местами, так что рассматриваемые каналы преобладают в разных угловых диапазонах реакции 14С(12С,10Ве)16О. Срыв двух протонов максимален в передней полусфере, а передача а-кластера определяет область больших углов. Таким образом, про-
79
Рис.3. Схемы одноступенчатых процессов передачи двух протонов и а-кластера
межуточные углы формируются за счет интерференции этих двух процессов и дифференциальное сечение реакции 14С(12С,10Ве)16О можно записать как
^-}~\f2P(e,s2p) + fa(7T-e,sa)\2, (2)
где fi - амплитуды реакций, i = 2р - срыв двух протонов, i = a - a-кластерный подхват, S2p¡a - коэффициенты, определяющие величину вклада каждого механизма и равные произведению соответствующих спектроскопических амплитуд.
Расчет реакции 14С(12С,10Ве)16О и анализ вкладов каналов были выполнены в рамках DWBA-модели программы FRESCO [11] с учетом кластерного приближения для описания процесса передачи. В качестве потенциала входного канала использовался оптический потенциал, найденный из анализа данных по упругому рассеянию 14С + 12С, полученных в работе [6]. Параметры используемого потенциала типа Вудса-Саксона с объемным и поверхностным поглощениями фиксированы по энергии и равны V0 = 135.003 МэВ, г0 = 1.200 фм, о0 = 0.440 фм, W0 = 29.841 МэВ, rw = 1.352 фм, aw = 0.114 фм, Wd0 = 1.699 МэВ, rWd = 1.518 фм, aWd = 0.107 фм. Для всех используемых в работе пот
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.