научная статья по теме ЛЕВО-ПРАВАЯ АСИММЕТРИЯ В ИНТЕГРАЛЬНОМ СПЕКТРЕ -КВАНТОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЯДЕР С ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ТЕПЛОВЫМИ НЕЙТРОНАМИ Физика

Текст научной статьи на тему «ЛЕВО-ПРАВАЯ АСИММЕТРИЯ В ИНТЕГРАЛЬНОМ СПЕКТРЕ -КВАНТОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЯДЕР С ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ТЕПЛОВЫМИ НЕЙТРОНАМИ»

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2015, том 78, № 10, с. 855-858

= ЯДРА

ЛЕВО-ПРАВАЯ АСИММЕТРИЯ В ИНТЕГРАЛЬНОМ СПЕКТРЕ 7-КВАНТОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЯДЕР С ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ ТЕПЛОВЫМИ НЕЙТРОНАМИ

© 2015 г. В. А. Весна1), Ю. М. Гледенов2), В. В. Несвижевский3)*, П. В. Седышев2), Е. В. Шульгина^

Поступила в редакцию 24.10.2014 г.

Приводятся результаты предварительных измерений лево-правой асимметрии в интегральном спектре 7-квантов в реакциях взаимодействия ядер с поляризованными тепловыми нейтронами. Из приведенных результатов следует, что во всех случаях, когда в измерениях Р-нечетной асимметрии наблюдался статистически значимый эффект, коэффициент лево-правой асимметрии оказывался намного меньше коэффициента Р-нечетной, что расходится с предсказаниями теоретических расчетов.

DOI: 10.7868/Б004400271510013Х

ВВЕДЕНИЕ

Впервые нарушение P-четности наблюдалось в ядерной реакции 113Cd(n, 7)114Cd с тепловыми поляризованными нейтронами при изучении углового распределения 7-квантов. За прошедшее время P-нечетные эффекты были обнаружены во многих ядрах. Изучение таких эффектов, как P-нечетные асимметрии и лево-правая асимметрия, позволит детально проверить представления о структуре компаунд-состояний ядра.

В работе [1] приведено выражение для сечения (n, 7)-реакции da/dQ, содержащее 17 корреляций. Эффекты P-нечетной a9 (an, p7) и лево-правой асимметрии a2 (&n, |_pn х p7J) и Р-нечетной циркулярной поляризации a13X возникают за счет интерференции 7-переходов между состояниями разной четности и усилены вблизи р-резонансов. Происходит смешивание ядерных уровней по четности, и величина смешивания обратно пропорциональна расстоянию между смешивающимися уровнями.

Обозначения коэффициентов корреляций ai взяты из работы [1]. В дальнейшем будем использовать обозначения aP-odd = a9, air = a2 и PY = = a13; an, pn, pY — спин и импульс нейтрона и импульс 7-кванта соответственно.

'-'НИЦ "Курчатовский институт", Петербургский институт ядерной физики, Гатчина, Россия.

2)Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия.

3)Институт Макс вон Лауэ—Поля Ланжевена, Гренобль, Франция.

E-mail: nesvizhevsky@ill.eu

Выбирая определенные направления спина нейтрона и импульса 7-кванта, можно экспериментально выделить нужную для измерения корреляцию.

В изотопах, с которыми проводились эксперименты, имеются р- и з-резонансы с энергией, близкой к энергии падающих нейтронов. Изучаемые эффекты определяются именно этими резонанса-ми. Влияние остальных резонансов дает пренебрежимо малый вклад в изучаемый эффект.

В двухрезонансном приближении, согласно [1], Р-нечетная асимметрия, лево-правая асимметрия и Р -нечетная циркулярная поляризация связаны между собой.

Эффекты Р-нечетной асимметрии лежат на уровне -40"4 на выделенном 7-переходе благодаря специфическому усилению этих эффектов в ядре на 2—3 порядка. Усиление Р-нечетного эффекта и эффекта лево-правой асимметрии происходит одинаковым образом. Согласно [1] как вблизи р-резонанса, так и на удалении от резонанса для перехода в сложные конечные состояния резонансный механизм доминирует. Лишь для переходов в основное состояние и состояния, близкие к основному, прямой и резонансный механизмы дают сравнимые вклады. В работе [1] учитывается как прямой, так и резонансный механизм. Расчет справедлив для любой мультипольности фотонов. Авторы, чтобы не усложнять расчет, учитывали только ^1- и М 1-амплитуды, которые доминируют в(п, 7)-реакции.

Расчет коэффициентов различных корреляций для монохроматического 7-перехода был выполнен в [1] на примере реакции нейтронов с 117 Бп. Из

856

ВЕСНА и др.

работы [1] следует, что расчетные коэффициенты P-нечетной асимметрии, P-нечетной циркулярной поляризации и P-четной лево-правой асимметрии имеют близкие значения для одиночного 7-перехода в 117Sn для энергии тепловых нейтронов. Поскольку расчета этих коэффициентов для других ядер не было сделано, будем для ориентира считать отношения коэффициентов для одиночного 7-перехода в других ядрах равными отношениям для Y-перехода в 117 Sn.

Очень редко удавалось наблюдать P-нечетные эффекты для одиночного 7-перехода из-за трудностей в выделении 7-перехода и малости эффектов. Это было сделано при наблюдении P-нечетной асимметрии на одиночном 7-переходе в следующих реакциях с поляризованными нейтронами:

113Cd(n, 7)114Cd, энергия 7-перехода (1+ E 0+) 9.04 МэВ : ap-odd = (4.1 ± 0.8) х 10-4 [2];

117Sn(n, 7)118 Sn, энергия 7-перехода

(1+ E 0+) 9.31 МэВ: ap-odd = (8.1 ± 1.3) х 10-4 [3];

35Cl(n, 7)36Cl, энергия 7-перехода

(2- Ml+E2) 2+) 8.58 МэВ: aP-odd = (1.57 ± 0.53) х 10-4 [4].

Обычно угловые корреляции наблюдались в интегральном спектре 7-квантов, в частности P-нечетная асимметрия (корреляция (an, p7)) и P-нечетная циркулярная поляризация (корреляция Л). Число ядер, для которых обнаружен P-нечетный эффект, немногим больше 10, причем основная информация приходится на наблюдение P-нечетной асимметрии 7-квантов с применением интегральной методики, когда эффект наблюдается во всем спектре 7-квантов.

Знаки коэффициентов P-нечетной асимметрии aP-odd (&n, Р7), лево-правой асимметрии air (&n, |_РП х pYJ) и P-нечетной циркулярной поляризации PYЛ для одиночных 7-переходов, согласно [1], зависят случайным образом от конечного ядерного состояния, следовательно, значения эффектов подавляются статистическим образом до величины O(e). Наблюдение в интегральном спектре 7-квантов приводит к усреднению эффектов и к уменьшению их величины, но дает возможность поставить эксперимент за счет регистрации большого числа событий в единицу времени, и, кроме того, нет необходимости выделения 7-квантов определенной энергии.

В расчетах [ 1] утверждается, что отношение коэффициентов Р-нечетной и лево-правой асимметрий для монохроматического 7-перехода должно совпадать с отношением коэффициентов тех же асимметрий в тех же ядрах для интегрального спектра. На примере 117 Бп видно, что для одиночного 7-перехода расчетные Р-нечетные эффекты примерно равны эффектам лево-правой асимметрии для тепловой точки. Поэтому в интегральных спектрах значения коэффициентов лево-правой асимметрии 7-квантов ожидались примерно равными значениям коэффициентов Р-нечетной асимметрии.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Измерение Р-нечетных и лево-правых асимметрий в интегральных спектрах 7-квантов проводилось в разное время в ПИЯФ (Гатчина, Россия) на пучках тепловых и холодных поляризованных нейтронов горизонтального и вертикального каналов реактора ВВР-М, а также на пучке PF1B реактора ИЛЛ (Гренобль, Франция) с применением интегральной методики измерений [5]. Энергия нейтронов на разных пучках была разной. Для горизонтального пучка реактора ВВР-М средняя длина волны нейтронов была 2.7 А (Е = = 0.011 эВ), на вертикальном пучке нейтронов реактора ВВР-М - 4.2 А (Е = 4.6 х 10"3 эВ), пучок PF1B реактора ИЛЛ имеет среднюю длину волны нейтронов 4.7 А (Е = 3.7 х 10"3 эВ).

Агрегатные состояния вещества и химические соединения при измерениях Р-нечетной и лево-правой асимметрии были идентичны. Измерения проводились на одних и тех же детекторах при измерениях лево-правой и Р-нечетной асимметрий для одной и той же мишени. Фоновые условия при измерении Р-нечетной и лево-правой асимметрий практически не менялись. Телесные углы на детектор при измерениях Р-нечетной и лево-правой асимметрий для каждой мишени были одинаковые. Направление ведущего спин нейтрона магнитного поля устанавливалось с точностью ±(3°—5°), так что поправка на примесь Р-нечетного эффекта к лево-правой асимметрии была не более 5%. Поляризация нейтронов на различных нейтронных пучках составляла 0.92-0.97. Для каждой мишени при измерениях Р-нечетной и лево-правой асимметрий поляризация была одинаковой.

В таблице приведены значения коэффициентов Р-нечетной асимметрии ари коэффициенты Р-нечетной циркулярной поляризации Р1, взятые из работ [6, 7], и измеренные значения коэффициентов лево-правой асимметрии аг. Измерения Р-нечетной циркулярной поляризации проводились на реакторе ВВР-М на установке по изучению циркулярной поляризации в реакции пр ^ 6,7 с

ЛЕВО-ПРАВАЯ АСИММЕТРИЯ 857

Таблица

Ядро Ep, эВ P7 x 106[6] aP.odd x 106 а^ x 106

natQ 398 64 ±5 -27.8 ±4.9 [6]* -3.5 ± 2.9*

natgr 0.88 31 ±2 -19.5 ± 1.6 [6]* -6.5 ± 1.7*

natLa 0.75 -160 ±25 -17.8 ±2.2 [6]* 3.9 ±3.3*

natFe 11.47 - 4.04 ±0.83 [7]" 5.4 ± 5.5*

117Sn 1.33 19 ± 5(nat.) 2.4 ± 1.6 [6]* 0.9 ±4.1*

natCd 7 <3 1.64 ±0.36 [7]" -

2.52 ±0.46*" -

* Реактор ВВР-М (средняя длина волны нейтронов 2.7 А). ** Реактор ВВР-М (4.2 А). *** Реактор ИЛЛ (4.7 А).

неполяризованными нейтронами. Результаты измерений поправлены на поляризацию нейтронов, конечный телесный угол на детектор и даны с учетом фона; Ер — энергия р-резонанса.

Из приведенных результатов следует, что во всех случаях, когда в измерениях Р-нечетной асимметрии наблюдался статистически значимый эффект, коэффициент лево-правой асимметрии оказывался намного меньше коэффициента Р-нечетной, хотя, казалось бы, согласно [1], эти коэффициенты должны быть примерно равными для интегрального спектра одного и того же ядра для тепловой энергии нейтронов.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Р-нечетная циркулярная поляризация в отличие от Р-нечетной и лево-правой асимметрий не зависит от спинового фактора. Поскольку спиновый фактор Р-нечетной асимметрии вносит дополнительный (статистический) знак в коэффициент Р-нечетной асимметрии, такая асимметрия должна усредняться быстрее и коэффициент асимметрии должен быть, вероятнее всего, меньше, чем коэффициент Р-нечетной циркулярной поляризации, что наблюдается в эксперименте.

Что касается соотношения величин Р-нечетной и лево-правой асимметрий: если после захвата нейтрона 7-квант излучился не в основное состояние, то будет испущен по крайней мере еще один 7-квант (или несколько 7-квантов). Это должно уменьшать Р-нечетные эффекты, но точно так же должен уменьшиться эффект лево-правой асимметрии, и отношение коэффициентов асимметрий примерно сохранится. В тех случаях, когда мишень содержит несколько изотопов, значения коэффициентов корреляции должны уменьшаться по сравнению со случаем моноизо

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

Пoхожие научные работыпо теме «Физика»