научная статья по теме НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПАРЦИАЛЬНЫХ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЯХ ( ), ( ) И ( ) Физика

Текст научной статьи на тему «НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПАРЦИАЛЬНЫХ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЯХ ( ), ( ) И ( )»

ЯДРА

НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПАРЦИАЛЬНЫХ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЯХ (7,п), (7,2п) И (7,3п)

© 2013 г. В. В. Варламов1^, Б. С. Ишханов1),2), В. Н. Орлин1), Н. Н. Песков1), М. Е. Степанов1),2)

Поступила в редакцию 14.01.2013 г.

С использованием объективных критериев достоверности данных — переходных функций множественности фотонейтронов ^ = а(^, гп)/а(^, хп), значения которых для г = 1,2, 3, ...по определению не могут превышать соответственно 1.00, 0.50, 0.33, ..., выполнены исследования систематических расхождений результатов разных экспериментов по определению сечений полных и парциальных фотонейтронных реакций. Установлено, что большинство экспериментальных данных по сечениям реакций (7, п), (7, 2п) и (7, 3п), полученных с помощью методов разделения фотонейтронов по множественности, не удовлетворяют объективным критериям (в частности, для многих данных Г2 > 0.50). В рамках нового экспериментально-теоретического метода оценки сечений парциальных реакций, в котором совместно используются экспериментальное сечение реакции полного выхода нейтронов аэксп(7, хп) = а(7, п) + 2а(7,2п) + 3а (7, 3п) + ..., свободное от проблем определения множественности нейтронов, и функции ^теор, рассчитанные в рамках современной модели фотоядерных реакций, получены новые данные о сечениях парциальных реакций на ядрах 181 Ta и 208Pb.

DOI: 10.7868/S0044002713110159

1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящая работа посвящена детальным исследованиям причин известных систематических расхождений результатов разных экспериментов по определению сечений парциальных фотонейтронных реакций (y, n), (7,2n) и (7,3n) в области энергий гигантского дипольного резонанса (ГДР) с помощью различных методов разделения нейтронов по множественности.

Большинство экспериментов по определению сечений парциальных фотонейтронных реакций выполнено с квазимоноэнергетическими анниги-ляционными фотонами в Национальной Лоурен-совской Ливерморской национальной лаборатории (National Lawrence Livermore Laboratory, Ливер-мор, США) и в Центре ядерных исследований Франции (France Centre d'Etudes Nucleaires de Saclay, Сакле, Франция). В обеих лабораториях использованы методы разделения фотонейтронов по множественности, основанные на предположении о прямой связи этой множественности со средней кинетической энергией нейтронов. На осно-

1)Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ им. М. В. Ломоносова, Россия.

2)МГУ им. М. В. Ломоносова, физический факультет, Россия.

E-mail: Varlamov@depni.sinp.msu.ru

вании результатов анализа сечений парциальных фотонейтронных реакций для ядер, исследованных в обеих лабораториях, было установлено [1—3], что между результатами разных экспериментов имеются значительные систематические расхождения. При достаточно хорошем согласии сечений реакции полного выхода нейтронов

а(ч,хп) & а(^,п) + 2а(^, 2п)+ (1) + 3а(7, 3п) + ...,

не зависящих от проблем разделения нейтронов по множественности, данные Ливермора и Сакле по сечениям парциальных реакций (7, п) и (7,2п) существенно (до 60%) расходятся [2, 3], причем в Ливерморе сечения реакций (7,2п) очевидно завышены, а сечения реакции (7, п) — занижены, тогда как в Сакле наблюдаются обратные соотношения. Так, отношения "Ливермор/Сакле" для сечений реакций (7,2п) оказываются существенно больше 1 (~1.2), а для сечений реакций (7, п), напротив, существенно меньше 1 (~0.8).

Выяснению причин и разработке методов учета таких расхождений был посвящен целый ряд специальных исследований. Наиболее полно и последовательно эти проблемы были рассмотрены в работах [ 1 —3]. Обсуждаемые систематические расхождения данных по сечениям парциальных фотонейтронных реакций интерпретировались как след-

ствия погрешностей в методе разделения нейтронов по множественности, использованном в Сакле, а в качестве метода их учета была предложена взаимная корректировка данных, полученных в обеих лабораториях, в основе которой лежит соответствующий пересчет данных Сакле, сближающий их с данными Ливермора.

При таком подходе остается нерешенным вопрос о том, каким образом должны корректироваться данные лишь одной из двух лабораторий, которых намного больше тех, что получены в обеих. В такой ситуации необходим подход к оценке сечений парциальных фотонейтронных реакций, максимально свободный от проблем экспериментальных методов разделения нейтронов по множественности. Альтернативным методом определения сечения парциальной реакции является использование наведенной активности, в котором конкретная реакция идентифицируется не по вылетающим нейтронам, а по образующемуся конечному ядру. К сожалению, в силу ряда серьезных ограничений этот метод может использоваться далеко не всегда.

Был предложен [4, 5] экспериментально-теоретический метод оценки сечений парциальных реакций, в рамках которого определение их вкладов в экспериментальное сечение реакции (1) полного выхода нейтронов осуществляется с помощью переходных функций множественности FJeop = сттеор(7,т)/сттеор(^,хп), рассчитанных в рамках современной модели фотоядерных реакций [6, 7]. Было показано также [4, 5, 8—10], что переходные функции множественности ^эксп, полученные по экспериментальным данным, представляют собой критерии простого, наглядного и эффективного анализа достоверности экспериментальных данных по сечениям парциальных реакций. Установлено, что для большого числа

ядер (902г 112,114,116,117,118,119,120,122,124 159^

и 197Ли) экспериментальные данные по сечениям реакций (7, п), (7,2п) и (7,3п), полученные с помощью методов разделения фотонейтронов по множественности, объективным критериям не удовлетворяют. Для этих ядер в рамках экспериментально-теоретического подхода были оценены сечения парциальных фотонейтронных реакций, соотношения между которыми удовлетворяют представлениям модели [6, 7].

Настоящая работа посвящена детальному исследованию с помощью объективных критериев достоверности экспериментальных данных по сечениям парциальных фотонейтронных реакций на ядрах 181 Та и 208РЬ и оценке сечений реакции, не зависящих от проблем разделения нейтронов по множественности.

2. ПЕРЕХОДНЫЕ ФУНКЦИИ МНОЖЕСТВЕННОСТИ Fi КАК ОБЪЕКТИВНЫЕ КРИТЕРИИ ДОСТОВЕРНОСТИ ДАННЫХ О СЕЧЕНИЯХ

ПАРЦИАЛЬНЫХ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ

Выше отмечалось, что с целью избежать зависимости сечений парциальных фотонейтронных реакций от недостатков экспериментальных методов разделения нейтронов по множественности был предложен [4, 5] экспериментально-теоретический подход к оценке этих сечений. В нем в качестве исходной экспериментальной информации используются лишь данные (1) о сечении реакции стэксп (7, хп), не зависящей от множественности нейтронов, а разделение реакций с различной множественностью нейтронов выполняется с помощью переходных функций множественности

^теор = сттеор (^, ¿п)/атеор (^, хп) = (2)

= ате ор (^, гп)/[а(ъ п) + 2а(Ъ 2п) +... +

+ 3а(ч, 3п) + .. .]теор,

рассчитываемых в рамках современной модели фотоядерных реакций [6, 7].

Функции ^те20рз, полученные по результатам расчетов в рамках модели, имеют определенное ясное физически достоверное поведение, сравнение с которым поведения функций

^эксп = аэксп(7, гп)/аэксп(1, хп) = (3)

= стэксп(ч, гп)/[а(ъ п) + 2а(ъ 2п) +... +

+ 3а(7, 3п) + .. .]эксп,

полученных по конкретным экспериментальным данным, позволяет делать определенные выводы о достоверности экспериментальных данных.

На рис. 1 проводится сравнение функций с функциями (^эксп)с и (^ксп)л, рассчитанными соответственно по данным Сакле [11] и Ливермора [12] для ядра 181 Та. Следует отметить, что в то время как Г1 не представляет особого интереса в силу тривиальности, а Г3 — вследствие малого количества данных о сечениях реакции (7,3п), F2 позволяет просто и эффективно анализировать достоверность экспериментальных данных по сечениям сразу трех парциальных фотонейтронных реакций. Наиболее важным свойством функции F2 является то, что по определению (2), (3) она ни при каких условиях не может иметь величину, большую значения 0.50: превышение этого абсолютного предела означает физически некорректное определение сечений соответствующих парциальных реакций.

Основные особенности физически достоверного поведения функций F1í2,3 заключаются в следующем:

B2n B3n E, МэВ

Рис. 1. Сравнение переходных функций F?Kcn, полученных по экспериментальным данным Сакле [11] (■) и Ливермора [12] (А) для ядра 181 Ta, с результатами расчетов [4, 5] F™^ (сплошная кривая): a — Fi, б — F2, в — F3.

в области энергий до порога В2п реакции (7,2п) равна 1, затем она уменьшается в соответствии с конкуренцией возрастающего сечения реакции (7,2п) и уменьшающегося сечения реакции (7, п) и, как а(^, п), стремится к 0;

в области энергий до порога В2п равна 0, затем она возрастает в соответствии с конкуренцией уменьшающегося сечения реакции (7, п)

и возрастающего сечения реакции (7,2n), снизу приближается к абсолютному пределу "const = = 0.50", нигде его не достигая, а при энергиях, больших порога B3n реакции (7,3n), уменьшается соответственно вкладу 3а(7,3n);

F3 в области энергий до порога B3n равна 0, затем она возрастает в соответствии с конкуренцией

отн. ед.

1.0

0.5

а

А»" * '

1 1 1 1 , , ' 1 , .........

отн. ед.

0

^з, отн. ед.

0.4

0.3

0.2

0.1

0 10

20

30

40

Е, МэВ

В2п В3п

Рис. 2. То же, что и на рис. 1, для ядра 208 РЬ. Точки ■ — экспериментальные данные Сакле [13], ▲ — Ливермора [14].

уменьшающихся сечений реакций (7, п) и (7,2п) и возрастающего сечения реакции а(-у, 3п).

Рисунок 1 наглядно показывает, что данные Сакле ^?ксп)с и данные Ливермора ^?ксп)Л существенно отличаются не только друг от друга, но и от теоретических данных Fгтeop.

Отличия (F1эк2сп)c от F]гe2ор свидетельствуют о том, что в области энергий до порога В3п реакции (7,3п) сечение а(ч,п) завышено, а сечение а(^, 2п) занижено по сравнению с соответствующими теоретическими сечениями, хотя ^э2сп)с находятся в области физически достоверных значений. В области энергий выше В3п (Г.|ксп)с существенно превышает F2еор, а ^|ксп)с оказывается в области физически недостоверных отрицательных значений, что свидетельств

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