научная статья по теме ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР И В -СОУДАРЕНИЯХ ПРИ 3.25 ГЭВ/ Физика

Текст научной статьи на тему «ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР И В -СОУДАРЕНИЯХ ПРИ 3.25 ГЭВ/»

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2007, том 70, № 3, с. 451-456

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ

ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР 3Н И 3Не В 16Ор-СОУДДРЕНИЯХ ПРИ 3.25 А ГэВ/с

© 2007 г. В. В. Глаголев С. Л. Лутпуллаев, А. К. Олимов, К. Олимов*, А. А. Усаров, Э. Х. Базаров, В. И. Петров, Б. С. Юлдашев2)

Физико-технический институт Научно-производственного объединения "Физика-Солнце" АН РУз,

Ташкент

Поступила в редакцию 13.10.2005 г.; после доработки 22.06.2006 г.

Выполнен сравнительный анализ инклюзивного образования ядер 3Н и 3Не в 16Ор-взаимодействиях при 3.25 А ГэВ/с и показано, что образование этих зеркальных ядер происходит при близких физических условиях, а различие в их энергиях связи не оказывает значительного влияния на формирование ядер.

PACS: 25.10^

В работе [1] нами было установлено, что в 16Ор-взаимодействиях при 3.25 А ГэВ/с инклюзивные сечения образования зеркальных ядер с массовыми числами А = 3 (3Н, 3Не) и 7 7Ве) совпадают в пределах статистических погрешностей. Однако из-за малой статистики измеренных 16Ор-событий (4737) детальный сравнительный анализ кинематических характеристик этих ядер не проводился. Недавно в работе [2] при исследовании процессов фрагментации ядер кислорода во взаимодействиях с протонами при 3.25 А ГэВ/с нами была установлена интересная закономерность, выражающаяся в совпадении в пределах статистических погрешностей сечений образования зеркальных ядер с массовыми числами, отличающимися на ДА = ±1 от основного массового числа, определяемого как А = 2И. Отметим также, что в пределах статистических погрешностей наблюдалось совпадение сечений выходов нестабильного изотопа 9В и зеркального ему стабильного изотопа 9Ве. Примечательно, что наблюдаемая закономерность распространялась также на зеркальные ядра (15N 150), образовавшиеся в результате потери одного нуклона исходного ядра 16О в периферических соударениях с протоном-мишенью. В настоящее время мы имеем 11 136 полностью измеренных 16Ор-событий, что позволяет провести более детальный анализ различных кинематических характеристик зеркальных ядер 3Н, 3Не. Для

!)Объединенный институт ядерных исследований, Дубна,

Россия.

2)Институт ядерной физики АН РУз, Ташкент, пос. Улугбек.

E-mail:olimov@uzsci.net

выяснения вклада процессов образования быстрых зеркальных ядер при квазиупругом или неупругом выбивании протоном-мишенью одного нуклона а-кластера данные нашего эксперимента сопоставлялись с данными по 4Нер-соударениям при близких импульсах.

Экспериментальный материал получен с помощью 1-м водородной пузырьковой камеры (ВПК) ЛВЭ ОИЯИ, облученной релятивистскими ядрами 16О на Дубненском синхрофазотроне. Однородность мишени и низкая плотность рабочей жидкости камеры позволили однозначно идентифицировать заряды всех вторичных частиц и фрагментов и с высокой точностью измерить их импульсы. Методические вопросы, связанные с обработкой стереоснимков с 1-м ВПК, восстановлением кинематических характеристик вторичных частиц и фрагментов, а также с процедурой разделения последних по массе, приведены в работах [1—4]. Разделение фрагментов по массе проводилось на основе анализа их импульсных распределений в л.с. Следует отметить, что для надежной идентификации изотопов по массе рассматривались фрагменты с измеренной длиной трека в рабочей области камеры L > 35 см. При таком отборе средняя относительная погрешность измерения импульса не превышает 5% при всех значениях заряда фрагментов.

Для получения общей картины образования ядер 3Н и 3Не мы проанализировали их импульсные и угловые спектры. На рис. 1 приведены импульсные спектры ядер трития и 3Не в антилабораторной системе координат (ал. с.), т.е. в системе покоя ядра кислорода. В нашем эксперименте

(1/Ы)№/Др, (ГэВ/с)-1

^__1_

0.3 0.6

0.9 1.2 1.5

р, ГэВ/с

Рис. 1. Импульсные распределения ядер 3Н (о) и 3Не (•) в 16 Ор-соударениях в ал.с

3

2

1

0

лабораторные импульсные интервалы разделения этих ядер различаются: к ядрам трития относятся однозарядные положительные частицы с импульсами р ^ 7.75 ГэВ/с (при этом примесью ядер дейтрона можно пренебречь, и потери ядер трития с импульсами р < 7.75 ГэВ/с не превышают 3%), а к ядрам 3Не относятся двухзарядные фрагменты с импульсами р ^ 10.8 ГэВ/с (из которых также теряются 3% с импульсами р> 10.8 ГэВ/с, и примесью ядер 4Не при этом можно пренебречь). Для сравнения импульсных и угловых спектров рассматривались только те зеркальные ядра, значения импульсов которых лежат в интервале 7.75 ^ ^ р ^ 10.8 ГэВ/с. В связи с тем, что ошибка измерения кинематических характеристик (импульсов и углов) трития в среднем в 1.7 раза больше, чем ядер 3Не, импульсный и угловой спектры последних были "размазаны" по закону Гаусса с учетом разницы в ошибках измерений импульсов и углов этих ядер. Процедура "размазывания" основана на следующем. Можно предположить, что, например, дисперсия экспериментального импульсного спектра состоит из суммы дисперсии истинного импульсного распределения и дисперсии погрешности определения величины импульса, т.е. а2(р)эксп = а2(р)ист + а2(Др). Используя это выражение для импульсного спектра ядер 3Не и 3Н, а также предполагая, что дисперсии истинных спектров для этих ядер одинаковы, по-

лучаем следующее соотношение: а2(р (3Н))эксп — - а2(р(3Не))эксп = а2(Ар (3Н)) — а2(Др(3Не)). Действительно, использовав количественные значения дисперсий, полученные на основе экспериментальных импульсных спектров и распределений погрешностей определения импульсов зеркальных ядер 3Н, 3Не в ал.с., мы получили удовлетворительное согласие значений левой и правой частей приведенного выражения (0.0036 и 0.0037 (ГэВ/с)2 соответственно). Полученное значение разности дисперсий (а2 = 0.036 (ГэВ/с)2) было использовано для "размазывания" импульсного спектра ядра 3Не:

/ (рг)разм = / (р^эксп + п

+ (Ь/л/2ла)^^ /р)эксп ехр(—р — р3)2/2а2).

з =

Далее для сохранения исходной нормировки поправленный спектр нормировался на отношение

п I п

Е / р)

эксп / ^ ^ /(pi)рaзм)

i=1 / i=1

где /(pi)эксп — экспериментальная плотность вероятности импульсного спектра в г-м интервале; /(р^разм — поправленный импульсный спектр; п — число экспериментальных точек в спектре; Ь — коэффициент, введенный для учета размерности а,

ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР 453

(Щ)ДМ/Ар, (ГэВ/с)-1 5-

Д

+ + +

О * + ф

Ф о • •

_т_1_

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5

р, ГэВ/с

Рис. 2. Импульсные распределения ядер 3Н в 16Ор- (•) и 4Нер-соударениях(о) в ал.с.

4

3

2

1

численно равный 1 ГэВ/с. Аналогичная процедура была применена также для анализа угловых спектров и распределений по поперечным импульсам рассматриваемых зеркальных ядер.

Как видно из рис. 1, импульсные спектры ядер 3Н и 3Не имеют характерную асимметричную форму одной моды без каких-либо нере-гулярностей, а также значительные протяженные "хвосты", не объяснимые с точки зрения каскадно-фрагментационной испарительной модели (КФИМ) [5] и успешно интерпретируемые в работе [6] в рамках модели коалесценции [7]. Видно также, что в пределах статистических погрешностей оба спектра совпадают друг с другом и средние значения импульсов ядер 3Н и 3Не составляют 0.344 ± 0.009 и 0.332 ± 0.010 ГэВ/с соответственно.

В частности, в работе [6] нами было показано, что КФИМ [5], основным механизмом образования фрагментов которой является фермиевский развал, удовлетворительно описывает структурные функции по кинетической энергии зеркальных ядер 3Н и 3Не в области небольших энергий Т ^ 25 МэВ, но в то же время эта модель существенно недооценивает образование быстрых ядер 3Н и 3Не — теоретические спектры прерываются в области больших энергий Т ^ 120 МэВ, тогда как экспериментальные распределения достигают Т ж 200 МэВ. Также было установлено, что в области энергий

Т > 70 МэВ структурные функции этих зеркальных ядер хорошо описывает модель коалесценции [7], предполагающая слияние каскадных нуклонов с близкими импульсами-векторами. Однако удовлетворительное описание структурной функции зеркальных ядер 3 Ни 3Не в области Т > 70 МэВ с помощью модели коалесценции еще не означает, что все эти быстрые ядра сформировались исключительно за счет механизма слияния, поскольку в области Т > 70 МэВ может появиться вклад от процессов выбивания протоном-мишенью одного нуклона а-кластера исходного ядра вследствие а-частичной структуры ядра кислорода.

Для изучения влияния размеров ядра и его а-кластерной структуры на характеристики реакции мы сравнили импульсные спектры ядер 3Н в 16Ор- и 4Нер-взаимодействиях при 3.25 и 3.375 А ГэВ/с соответственно (рис. 2). Экспериментальный материал по 4Нер-соударениям, как и по 16Ор-взаимодействиям, получен с помощью 1-м ВПК ЛВЭ ОИЯИ, облученной релятивистскими ядрами 4Не на Дубненском синхрофазотроне, и включает более 31000 полностью измеренных 4Нер-событий. Из рис. 2 видно, что импульсные спектры ядер трития существенно различаются для двух рассматриваемых типов соударений. Очевидно, что основным механизмом образования ядер 3Н в 4Нер-взаимодействиях является неупругое или квазиупругое выбивание

(Щ)ДУ/Д9, град-1 0.16 г

0.12

0.08

0.04

_|_

10

8, град

Рис.3. Распределения по углам вылета ядер Н(о)и Не(*)в Ор-соударениях в л.с.

(1/и)т/Др„ (ГэВ/с)-1 0.20 г

0.15

0.10

0.05

I

*

0.2

0.4

0.6

0.8 1.0

р „ ГэВ/с

Рис.4. Распределения по поперечному импульсу ядер Н(о)и Не(*)в Ор-соударениях

0

2

8

4

6

0

ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР

455

протоном-мишенью одного из протонов ядра 4Не, т.е. рождение ядер трития происходит главным образом в периферических 4 Нер-соударениях. Существенное уширение импульсного спектра ядер 3Н в 16Ор-взаимодействиях по сравнению с 4Нер-взаимодействиями обусловлено множеством каналов их образования, в частности, помимо указанного выше процесса, развалом возбужденных остаточных ядер, возникающих после первичного акта соударения, развитием внутриядерного каскадирования и дальнейшим слиянием (хотя и с небольшой вероятностью) каскадных нуклонов. Для определения вкладов от процессов образования ядер трития за счет слияния каскадных нуклонов и выбивания одного протона а-кластера исходного ядра мы установили доли ядер трит

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