научная статья по теме КАСКАДНЫЙ ГАММА-РАСПАД КОМПАУНД-СОСТОЯНИЯ 191OS Физика

Текст научной статьи на тему «КАСКАДНЫЙ ГАММА-РАСПАД КОМПАУНД-СОСТОЯНИЯ 191OS»

ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2008, том 72, № 3, с. 392-401

УДК 539.172.4

КАСКАДНЫЙ ГАММА-РАСПАД КОМПАУНД-СОСТОЯНИЯ 191OS

© 2008 г. А. М. Суховой, В. А. Хитров

Объединенный институт ядерных исследований, Дубна E-mail: suchovoj@nf.jinr.ru; khitrov@nf.jinr.ru

Из накопленных в эксперименте уу-совпадений при захвате тепловых нейтронов в 190Os определены интенсивности двухквантовых каскадов на конечные уровни с энергией возбуждения ниже 0.82 МэВ. Они позволили установить схему распада составного ядра до энергии возбуждения около 3 МэВ. Из суммарных интенсивностей каскадов определен интервал значений плотности уровней и сумм радиационных силовых функций E1- и М1-переходов, точно воспроизводящих экспериментальные интенсивности каскадов. Плотность уровней аппроксимирована суммой парциальных плотностей уровней с различным числом n квазичастиц со значением коэффициента коллективного увеличения плотности, однозначно определяемым принятыми представлениями об энергетической зависимости корреляционных функций нуклонов возбужденного ядра.

ВВЕДЕНИЕ

Область состояний тяжелого ядра от низколе-жащих уровней до компаунд-состояний, возбуждаемых при захвате медленных нейтронов, систематически изучается уже [1, 2] более 20 лет в выполненных в Дубне, Риге и Ржеже экспериментах. Использование метода суммирования амплитуд совпадающих импульсов с ве-детекторов позволяет выделить из массы уу-совпадений все случаи, когда энергия двух последовательно испущенных квантов полностью поглощается в двух детекторах независимо от плотности промежуточных уровней каскадов, определить основную долю мод разрядки компаунд-состояния и в тех случаях, когда расстояние между промежуточными уровнями каскадов много меньше разрешения детекторов. Практически в ординарном эксперименте может быть получено до двух десятков распределений интенсивности каскадов с заданной его суммарной энергией как функции энергии одного из квантов каскада. Анализ этих распределений позволяет изучать, каким образом изменяются свойства ядра при переходе от простейших низколежащих уровней (с практически монокомпонентной их волновой функцией) к предельно сложным компаунд-состояниям.

Необходимость такого рода экспериментов вполне однозначно следует из того обстоятельства, что наилучшие возможности изучения поведения любой достаточно сложной системы появляются в случаях, когда происходит максимально возможное изменение ее свойств. В рассматриваемом случае можно ожидать, что сопоставление экспериментально наблюдаемых параметров каскадного у-распада ядра с модельным расчетом даст существенно большую информацию, чем любые методики изучения свойств ядра в узком интервале энергии его возбуждения. Традиционная ядерная спектроскопия может давать информацию о свой-

ствах ядра в интервале энергий возбуждения порядка 1-3 МэВ в зависимости от четности числа нуклонов и параметров деформации. В результате в каскадных у-распадах появляются максимальные возможности для получения точного и однозначного заключения о том, какие из теоретических представлений в наибольшей степени соответствуют реальному поведению ядра и в какой степени они нуждаются в изменении и дальнейшем развитии.

К настоящему времени в экспериментах, выполненных в Дубне, Риге и Ржеже, выделены и изучены двухквантовые каскады более чем в 50 ядрах из области А >28. К сожалению, основная часть экспериментов была выполнена на детекторном оборудовании, параметры которого явно не соответствовали важности решаемой проблемы. Количество изученных ядер и до сих пор недостаточно для того, чтобы в деталях проследить эволюцию свойств ядра при изменении его параметров: массы, деформации, четности числа нуклонов, величины одночастичных компонент в структуре волновой функции компаунд-состояния и т.д.

Составные ядра 1910з (и 1930з [3]), как изучаемые объекты, представляют интерес по следующим причинам:

а) для выявления свойств четно-нечетных составных ядер, более тяжелых, чем изученные ранее изотопы гафния и вольфрама, проявляющихся в исследуемой ядерной реакции;

б) как ядра, в которых на основании имеющихся у нас данных ожидается наблюдение в полученных спектрах практически всей интенсивности первичных переходов распада их компаунд-состояний. Последнее обстоятельство существенно облегчает процесс сопоставления экспериментальной информации с модельными представлениями и позволяет получать более однозначные заключе-

ния о его свойствах, проявляющихся при радиационном захвате медленного нейтрона.

1. ЭКСПЕРИМЕНТ

Эксперимент по накоплению уу-совпадений при захвате тепловых нейтронов в 19008 и 19208 был выполнен на реакторе в Ржеже на спектрометре [4] из двух ЫРве-детекторов с относительной их эффективностью 22 и 30%. Это позволило накопить количество полезных совпадений, существенно превышающее то, которое было доступно на спектрометрах с детекторами меньшей эффективности. В качестве образца использован разделенный изотоп 19208 в виде металлического порошка, содержащего 1200 мг 19208 и 190О8 в виде примеси в количестве 176 мг. Такой состав образца определился из-за отсутствия в нашем распоряжении разделенного изотопа 19208 с обогащением выше 85%. С учетом значений сечений захвата тепловых нейтронов [5], равных 13.1 и 3.12 б, на долю 19008 приходилось 38%, а 19208 - 62% захватов.

В отличие от известных методов изучения процесса захвата тепловых нейтронов методика суммирования амплитуд совпадающих импульсов позволяет уверенно и без сколько-нибудь заметных помех получать информацию о у-распаде не только для моноизотопных мишений, но и в случаях, когда имеется, например, сравнимый по вероятности захват нейтронов в двух и более изотопах. Качество экспериментальных результатов при этом несколько ухудшается из-за:

а) увеличения количества фоновых событий под пиком полного поглощения в спектре сумм амплитуд совпадающих импульсов от регистрации случаев неполного поглощения энергии каскада в другом изотопе;

б) возможности наложения пиков в спектре сумм друг на друга.

Тем не менее большая эффективность детекторов в использованном спектрометре и высокое разрешение (FWHM - 5 кэВ для пиков в спектре сумм амплитуд совпадающих импульсов) позволили получить достаточно качественные результаты и в этом случае.

Пример полученных распределений интенсив-ностей каскадов для 19108 и 19108 приведен на рис. 1. Относительно большая подложка под пиками сумм в районе энергии связи нейтрона связана с фоновым захватом нейтронов в ~3 мг хлора, находившегося в изучаемой мишени и ее конструкционных материалах. Этот фон определяет заметную часть "шумовой" полосы (рис. 1) в каскадах с наибольшей суммарной энергией. При уменьшении энергии каскада величина размаха этой полосы определяется в основном случаями неполного поглощения в детекторах у-квантов каскадов с большей суммарной энергией, принадлежащих изучаемым изотопам осмия. В рассматриваемом

N 800

600

400

200

19308, Е1 + Е2 = 5552 кэВ

1000 2000 3000 4000 5000

400

200

191

08, Е1 + Е2 = 5676 кэВ

I. и ,1, 1||1.и I,и1мМ УиЫ|км1и II Ы||1 ,1, & ,1

1000

2000

3000

4000

5000

Еу, кэВ

Рис. 1. Распределения интенсивности каскадов на головные уровни ротационной полосы состояния [Ып^А] = = [510] Т. Масштаб по оси абсцисс приблизительно соответствует соотношению числа захватов в разных изотопах.

здесь эксперименте возможность наблюдения каскада малой интенсивности в виде пары пиков одинаковой площади и одинаковой ширины [6] определяется только величиной этой шумовой полосы. Соответствующий порог чувствительности был установлен для всего интервала энергий изучаемых каскадов путем получения и последующей обработки спектров, аналогичных приведенному на рис. 1, но соответствующих интервалу спектра сумм, не содержащему никаких пиков, т.е. анализом спектров, содержащих только "фон", но не содержащих "эффект". Получено, что при пороге регистрации разрешенного пика, линейно возрастающем от 1.5 до 6 случаев на 104 распадов при уменьшении энергии каскадов от 5.6 до 4.5 МэВ, данные табл. 1 не могут содержать фоновых каскадов, соответствующих случайному группированию в "пик" событий шумовой полосы.

2. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

С учетом объективно установленного порога чувствительности эксперимента мы определили из спектров, аналогичных приведенному на рис. 1, ин-

0

Таблица 1. Энергии (кэВ) каскадов Ес, расчетные и экспериментальные интенсивности (% распадов) наблюдаемых в 1910з двухквантовых каскадов. Е, Г - параметры конечных уровней каскадов [8]

Ес ,ехр 11 ^ : [17, 23] [18, 23] [17, 22] [18, 22] Е г Структура

5684.29 13.6(7) 3.4 3.7 2.7 3.1 74.38 3/2- [512]-

5674.21 19.1(5) 3.3 3.6 2.6 3.0 84.46 (1/2-) [510]+

5626.73 4.1(3) 1.6 1.9 1.3 1.6 131.94 5/2- [512]-

5616.74 7.5(3) 3.0 3.4 2.4 2.8 141.93 (3/2)- [510]+

5485.9 [1.8] 1.2 1.5 1.0 1.3 272.75 5/2-

5444.40 3.5(3) 1.1 1.5 0.9 1.2 314.26 (5/2)-

5341.52 3.5(3) 1.7 2.3 1.4 1.9 417.15 1/2-, 3/2-

5321.70 2.2(3) 1.6 2.2 1.3 1.6 433.59 1/2-, 3/2-

5287.0 [1.6]* 0.8 1.2 0.7 1.0 471.65 (5/2)-

5271.06 3.5(3) 1.4 2.1 1.2 1.8 487.61 (3/2)-

5250.52 [2.8] 1.7 2.8 1.6 2.5 508.15 (3/2)-

5184.5 [2.0]* 0.6 1.0 0.5 0.9 574.17 5/2-

5146.71 [2.1]* 1.1 1.7 0.9 1.5 611.96 1/2-, 3/2-

5127.9 [1.5]* 0.6 0.9 0.5 0.8 630.72 (5/2)-

5121.05 2.2(3) 1.0 1.6 0.9 1.4 637.62 1/2-, 3/2-

5037.24 2.3(5) 0.9 1.5 0.7 1.3 721.43 3/2-

5010.33 1.6(3) 0.8 1.4 0.7 1.2 748.34 3/2-

4994.01 [3] 1.0 1.9 0.9 1.7 764.66 3/2+

4943.24 1.3(3) 0.7 1.3 0.6 1.1 815.43 1/2-, 3/2-

Сумма 79(1) 28 38 23 32

Примечания. 1) в квадратных скобках - оценка из соотношения площадей пиков с учетом эффективности регистрации каскадов; 2) * - оценка наиболее вероятной доли интенсивности неразрешенного дублета каскадов у-переходов, принадлежащей 1910$; 3) только статистическая погрешность.

тенсивность и энергии переходов 645 каскадов наибольшей интенсивности, связывающих компаунд-состояние 1910в с его 15 низколежащими уровнями (или их дублетами). Порядок следования у-квантов в этих каскадах определен, согласно [7], по очевидному условию: два и более каскада, возбуждающих один и тот же проме

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.

Показать целиком