ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 4, с. 512-515
УДК 539.14
ВЫСОКОВОЗБУЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ 6He
© 2015 г. Ю. Б. Гуров, Л. Ю. Короткова, Д. С. Кузнецов, С. В. Лапушкин, Р. В. Притула, В. Г. Сандуковский, М. В. Телькушев, Б. А. Чернышев, Т. Д. Щуренкова
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" E-mail: chernyshev@mephi.ru
Поиск высоковозбужденных состояний 6He был выполнен в реакциях поглощения остановившихся пионов ядрами 10' nB. Несколько уровней 6He наблюдалось впервые. В двух реакциях 10B(n-, pt)X и 11B(n-, dt)Xбыло образовано состояние с Ех « 9.3(2) МэВ и Г « 1.0(4) МэВ. Выше порога распада 6He на два тритона (Ех > 12.3 МэВ) два состояния с Ех = 22(1) МэВ, Г = 2.7(1.4) МэВ и Ех = 27.0(8) МэВ, Г = 2.5(1.1) МэВ наблюдались в канале 10B(n-, pt)X.
DOI: 10.7868/S0367676515040134
ВВЕДЕНИЕ
Основное состояние 6Не (/п = 0+) является нук-лонно-стабильным и связано относительно распада на а-частицу и два нейтрона на 0.973 МэВ [1]. Также надежно установлено существование достаточно узкого первого возбужденного состояния с Ех = 1.797(25) МэВ, Г = 113(20) кэВ, /п = 2+, которое распадается на а-частицу и два нейтрона [1].
В области энергий возбуждения Ех ~ 2—6 МэВ в нескольких экспериментах по перезарядки ионов были найдены широкие структуры, которым в компиляции [1] соответствует один уровень с Ех = = 5.6(3) МэВ, Г = 12.1(1.2) МэВ. В этой же области в работах [2—4] наблюдались более узкие уровни (см. таблицу). Также в реакции р(8Не, ?)6Не при энергии пучка 15.4^ МэВ было получено указание на существование двух низколежащих состояний 6Не с Ех = 2.6(3) МэВ, Г = 1.6(4) МэВ и Ех = = 5.3(3) МэВ, Г = 2(1) МэВ [4].
В области высоких энергий возбуждений 6Не можно выделить три области. Вблизи порога распада 6Не* ^ ? + ? (12.3 МэВ), наблюдаемые в нескольких экспериментах состояния, в компиляции [1] соотносят с двумя уровнями: Ех = 14.6(7) МэВ, Г = 7.4(1.0) МэВ и Ех = 15.5(5) МэВ, Г = 4(2) МэВ. Позднее в работах [3, 5, 6], выполненных после публикации [1], наблюдались уровни, параметры которых представлены в таблице.
Вторая группа широких (Г > 4 МэВ) состояний обнаружена в области Ех « 24 МэВ [1, 3]. Третья область лежит выше порога распада 6Не на свободные нуклоны. Указания на два относительно узких (Г < 2 МэВ) резонанса при Ех = 32 и 36 МэВ были получены в реакции 7Ы(3Не, р3Не)6Не [7].
В работах [5, 6] была выделена мода распада высоковозбужденных состояний 6Не на два три-
тона. В спектре недостающих масс к 7Ве, измеренном в реакции 6Ы(7Ы, ?7Ве)3Н при энергии пучка 65А, наблюдался резонанс в системе ? + ? с Ех = 18(1) МэВ и Г = 9.5(1.0) МэВ [5]. В реакции 3Н(а, ??)1Н при Еа = 67.2 МэВ были обнаружены состояния с параметрами Ех = 14.0(4) МэВ, Г = = 0.7(3) МэВ, Ех = 16.1(4) МэВ, Г = 0.8(4) МэВ и Ех = 18.3(2) МэВ, Г = 1.1(3) МэВ [6].
В нашей работе [8] поиск резонансов в системе двух тритонов проводился в реакции 9Бе(я-, #)?. Были обнаружены узкие состояния с Ех = = 15.8(6) МэВ, Г = 1.1(6) МэВ и Ех = 20.9(3) МэВ, Г = 3.2(1.5) МэВ, а также получено указание на существование состояния с Ех = 31.1(1.0) МэВ, Г = 6.9(2.3) МэВ.
Таким образом экспериментальная ситуация в области высоких энергий возбуждений 6Не достаточно неопределенна. Данные, полученные в разных экспериментах, во многих случаях не согласуются между собой (таблица). В такой ситуации необходимо привлечение новых экспериментальных результатов. В настоящей работе поиск состояний 6Не проводился в реакциях 10Б(я-, р?)6Не, 10Б(я -, йй)6Не и 11Б(я-, Л)6Не.
1. ЭКСПЕРИМЕНТ
Эксперимент был выполнен на канале пионов низкой энергии (ЬБР) мезонной фабрики LAMPF с помощью многослойного полупроводникового спектрометра [9]. Заряженные частицы (р, й, 3 4Не), образующиеся при поглощении остановившихся пионов ядрами, регистрировались двумя полупроводниковыми телескопами, расположенными под углом 180° относительно друг друга.
ВЫСОКОВОЗБУЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ 6Не
513
Энергетическое разрешение для однозарядных частиц (р, й, ?) составило А^экс (¥ШЛМ) ~ 0.5 МэВ. Погрешность абсолютной привязки энергетической шкалы <0.1 МэВ. Поиск состояний 6Не проводился в корреляционных измерениях недостающих масс (ММ). При регистрации пар однозарядных частиц разрешение по ММ слабо зависит от конкретного канала реакции и составляет ~1 МэВ. Ошибка в абсолютной привязке шкалы ММ не превышает 0.1 МэВ [10].
Количественное определение примесей в мишенях выполнялось с помощью выделения пиков, соответствующих трехчастичным реакциям на ядрах примеси. Мишень 10В содержит 15% примеси 11В. Мишень 11В содержит 8% примеси 12С. Вклад неконтролируемых примесей не превышал 1%.
Экспериментальные данные позволяют исследовать широкий диапазон энергий возбуждения 6Не, вплоть до Ех ~ 60 МэВ. Более подробно спектрометр и экспериментальная методика описаны в работах [9, 10].
2. РЕЗУЛЬТАТЫ
Поиск состояний 6Не проводился в спектрах ММ, измеренных в реакциях 10В(я-, йй)6Не, пВ(я-, М)6Не и 10В(я-, р06Не (рисунок). Вклад примесей был вычтен из представленных спектров. За начало отсчета во всех спектрах принята масса основного состояния 6Не.
Во всех спектрах видны структуры, обусловленные трехчастичными каналами с образованием 6Не в основном и возбужденных состояниях. Для выделения этих состояний и определения их параметров использован метод наименьших квадратов при описании экспериментальных спектров суммой «-частичных распределений по фазовому объему (п > 4) и брейт-вигнеровских распределений. Для описания нуклонно-стабильного основного и достаточно узкого (Г = 113 кэВ) первого возбужденного состояний 6Не использовалось нормальное распределение. При описании экспериментальных спектров учитывались угловое и энергетическое разрешения спектрометра, а также фон случайных совпадений.
Наиболее статистически обеспеченные данные получены в реакции пВ(я-, (И)Х. В области низких энергий возбуждений отчетливо проявляются два пика (рисунок а). Первый из них при ММ = 0 МэВ имеет симметричный вид и обусловлен образованием основного состояния 6Не. Второй пик имеет асимметричную форму с усилением в области высоких энергий. Эта структура обусловлена суперпозицией узкого первого возбужденного состояния и более широкого состояния с Ех = 3.8(4) МэВ, Г = 3.0(5) МэВ. В спектре также проявляются усиления в области больших
Структура уровней 6Не
Ех, МэВ Г, МэВ Наши данные Работа
- 1), 2), 3) [1]
1.797(25) 0.113(20) 1), 2), 3) [1]
2.6(3) 1.6(4) [4]
3.5(2)а 3.1(4)а 1), 2), 3)
4(1) 4(1) [11]
5.5(3)а ~3а [3, 4]
5.6(3) 12.1(1.1) [1]
9.3(2)а 1.0(4)а 1), 2)
9.7(2) ~3 [3]
14.0(4) 0.7(3) [6]
14.6(7) 7.4(1.0) [1]
15.1(5) ~7 [3]
15.5(5) 4(2) [1]
15.8(6) 1.1(0.6) [8]
15.9(5) 3.2(0.7) 1)
16.1(4) 0.8(4) [6]
18(1) 9.5(1.0) [5]
18.3(2) 1.1(3) [6]
20.9(3) 3.2(0.6) [8]
22.1(1.0) 2.7(1.4) 2)
«24а «10а [1, 3]
27.0(8) 2.5(1.1) 2)
31.1(1.0) 6.9(2.3) [8]
32 <2 [7]
36 <2 [7]
1) - 11В(я-, Л)Х, 2) - 10В(я-, рР)Х, 3) - 10В(п-, а — средневзвешенные значения.
Ссылки на работы, выполненные до 2002 г., представлены в [1].
значений ММ, связанные с образованием двух высоковозбужденных состояний 6Не со следующими параметрами (Ех, Г): (9.25(40) МэВ, 1.0(6) МэВ) и (15.9(5) МэВ, 3.2(7) МэВ). При значениях ММ > 15 МэВ в спектре не наблюдаются статистически значимые указания на существование возбужденных уровней.
Спектр ММ, измеренный в реакции 10В(я-, р()Х, представлен на рисунке б. Как и в случае реакции 11В(я-, Л)6Не для описания асимметричной структуры в области ММ ~ 2 МэВ введены два возбужденных состояния. В этих измерениях параметры широкого состояния Ех = 3.0(6) МэВ, Г = = 3.3(9) МэВ. В реакции 10В(я-, р?)6Не пик в области ММ ~ 9 МэВ проявляется более отчетливо по сравнению с реакцией 11В(я-, (Н)Х, и вызван со-
514
ГУРОВ и др.
ММ, МэВ
Спектры ММ для реакций: а — 11Б(я-, Л)6Не; б — 10Б(я-, рГ)6Не; в — Б(я—, сйй)6Ш; сплошные тонкие линии — распределения по Брейт-Вигнеру: 1 — полное описание, 2 — суммарное распределение по фазовому объему, 3 — фон случайных совпадений.
стоянием 6Не с Ех = 9.3(2) МэВ, Г = 1.0(5) МэВ. В области ММ~ 15 МэВ в спектре заметно усиление, однако недостаточная статистическая обеспеченность не позволяет определить параметры этого состояния. В области ММ > 20 МэВ на рисунке б проявляются структуры, которые могут быть обусловлены двумя высоковозбужденными состояниями 6Не со следующими параметрами (Ех, Г): (22.0(1.0) МэВ, 2.7(1.4) МэВ) и (27.0(8) МэВ, 2.5(1.1) МэВ).
Экспериментальные данные для реакции 10Б(я—, йй)Х имеют наименьшую статистическую обеспеченность (рисунок в). В такой ситуации кроме основного и первого возбужденного состояний удалось выделить образование только одного уровня 6Не с Ех = 3.4(7) МэВ, Г = 3.5(1.3) МэВ. В области ММ > 20 МэВ экспериментальные точки систематически лежат несколько выше описания спектра, что может служить указанием на проявление одного или нескольких высоковозбужденных состояний 6Не.
3. ОБСУЖДЕНИЕ
В спектрах ММ, измеренных в трех каналах реакции 11Б(я—, й?)6Не, 10Б(я—, р?)6Не и 10Б(я—, йй)6Не, кроме основного и первого возбужденного состояний проявляется также еще одно низколежащее состояние 6Не. Средневзвешенные значения параметров наблюдаемого уровня составляют Ех = = 3.5(2) МэВ, Г = 3.1(4) МэВ. Резонанс с близкими значениями параметров Ех = 4(1) МэВ, Г = 4(1) МэВ был обнаружен в реакции ^СЫ/Ве^Не при энергии пучка 455 МэВ [11]. Авторы этой работы предположили, что наблюдаемое состояние является кандидатом на мягкий дипольный резонанс. В недавней работе [4] при описании спектра возбуждений, измеренного в реакции р(8Не, 1)Х при энергии пучка 15.4А МэВ, авторы предположили существование состояния с Ех = 2.6(3) МэВ, Г = = 1.6(4) МэВ. Однако интерпретация представленных данных не однозначна и полученные значения резонансных параметров, по-видимому, сильно зависят от включения в описание спектра еще одного состояния 6Не с Ех = 5.3(3) МэВ, Г = = 2(1) МэВ [4].
В двух реакциях 10Б(я—, р1)Х и 11Б(я—, й?)Х впервые наблюдалось сост
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.