ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2010, том 73, № 8, с. 1481-1488
ЯДРА
ОПИСАНИЕ ИСТИННОГО И ЗАДЕРЖАННОГО ТРОЙНОГО ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР С ВЫЛЕТОМ РАЗЛИЧНЫХ ТРЕТЬИХ ЧАСТИЦ
(© 2010 г. С. Г. Кадменский*, С. С. Кадменский, Д. Е. Любашевский
Воронежский государственный университет, Россия Поступила в редакцию 28.12.2009 г.
В рамках квантовой теории деления исследованы механизмы и характеристики основных типов тройного деления ядер: истинного, когда третья частица вылетает еще до разрыва делящегося ядра на фрагменты, и задержанного, когда третья частица испускается уже из разлетающихся фрагментов деления. Исследованы характеристики Т-нечетных асимметрий в истинном тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами для таких испускаемых делящимися ядрами третьих частиц, как а-частицы, предразрывные нейтроны и 7-кванты, с учетом кориолисова взаимодействия спина поляризованного делящегося ядра со спином третьей частицы и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов, возбуждаемых в делящемся ядре при захвате падающего нейтрона. Проанализированы Т-нечетные асимметрии в запаздывающем тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами для таких испускаемых фрагментами деления третьих частиц, как испарительные нейтроны и 7-кванты, при учете механизма накачки больших значений спинов фрагментов деления, ориентированных перпендикулярно направлению вылета фрагментов, и интерференции делительных амплитуд нейтронных резонансов.
1. ВВЕДЕНИЕ
Квантовая теория низкоэнергетического тройного деления ядер [1—4] успешно описывает механизмы формирования и вылета двух фрагментов и различных третьих частиц (нуклонов, легких ядер, 7-квантов), испускаемых делящейся системой на различных этапах ее предразрывной и послеразрывной эволюции, и дает основу для последовательного анализа угловых и энергетических распределений продуктов тройного деления, P-нечетных и P-четных асимметрий [5, 6], а также интенсивно исследуемых экспериментально в последние годы T-нечетных асимметрий [7—9] в указанных угловых распределениях. Целью настоящей работы является классификация возможных типов тройного деления ядер и проведение при использовании указанной классификации расчетов T-нечетных асимметрий для различных видов третьих частиц, вылетающих при тройном делении ядер холодными поляризованными нейтронами.
2. классификация ТИПОВ
ТРОЙНОГО ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР
Низкоэнергетическое деление тяжелых ядер в общем случае связано с совокупностью процессов истинного двойного, истинного тройного, истинного четверного и т. д. деления.
E-mail: kadmensky@vsu.ru
Истинное двойное деление определяется тем, что делящееся ядро с атомным весом А, не испуская предварительно никаких частиц, испытывает разрыв с образованием двух достаточно тяжелых первичных фрагментов деления с атомными весами А1 и А2 (А1 + А2 = А). Эти фрагменты, как правило, находятся в неравновесных возбужденных состояниях, при последующей эволюции они испускают вторичные частицы (нуклоны, легкие ядра, 7-кванты) и переходят в состояния конечных фрагментов деления.
Истинное тройное деление состоит в том, что делящееся ядро еще до его разрыва на первичные фрагменты деления испускает третью (предраз-рывную) частицу (нейтрон, легкое ядро, 7-квант) с атомным весом А3, причем А1 + А2 + А3 = А. В дальнейшем первичные фрагменты тройного деления, а также третья частица, если она находится в возбужденном состоянии, испускают вторичные частицы и переходят в свои конечные состояния.
Истинное четверное деление связано с тем, что делящееся ядро еще до его разрыва на первичные фрагменты деления испускает третью и четвертую предразрывные частицы. В дальнейшем эволюция этих частиц и фрагментов деления происходит аналогично эволюции третьей частицы и фрагментов деления в истинном тройном делении ядер.
Как показывают экспериментальные исследования, вероятности истинного двойного, Ж2, истинного тройного, Ж3, и истинного четверного, деления ядер находятся в отношениях Ш2: Ж3 & 300,
~ 3000, что позволяет достаточно уверенно выделить процесс истинного двойного деления на фоне процессов истинного тройного и истинного четверного деления ядер. Выделение же истинного тройного деления ядер оказывается возможным, если интегральные и дифференциальные выходы предразрывных третьих частиц не слишком малы по сравнению с выходами аналогичных третьих частиц из фрагментов истинного двойного деления ядер. Подобная ситуация реализуется для а-частиц и других легких ядер, появляющихся в качестве третьих частиц в истинном тройном делении ядер. Действительно, экспериментальные угловые и энергетические распределения этих частиц практически однозначно свидетельствуют об их вылете из шейки делящегося ядра еще до его разрыва на фрагменты деления.
Однако ситуация оказывается прямо противоположной для истинного тройного деления ядер с вылетом нейтронов или 7-квантов, когда экспериментальные выходы подобных частиц с преобладающей вероятностью определяются выходом испарительных нейтронов или 7-квантов, испускаемых возбужденными первичными фрагментами истинного двойного деления. Заметим, что до сих пор предразрывные нейтроны и 7-кванты надежно не идентифицированы. Для описания таких процессов естественно ввести понятие задержанного тройного деления ядер, по аналогии, например, с задержанным протонным распадом, когда третья частица испускается уже не из делящегося ядра, а из фрагментов истинного двойного деления этого ядра на определенной стадии их эволюции.
Можно выделить два варианта истинного тройного деления ядер. Первый вариант связан с существованием в области шейки делящегося ядра таких оболочечных и кластерных состояний, из которых под действием эффекта "встряски", обусловленного неадиабатичностью коллективного деформационного движения указанного ядра в области его спуска с внешнего барьера деления по направлению к точке разрыва, выбиваются как третьи частицы нуклоны и легкие ядра. Второй вариант характерен для появления предразрывных 7-квантов, которые испускаются как третьи частицы из короткоживущих сильноколлективизированных "входных" состояний [2] делящегося ядра типа гигантских дипольных резонансов, возбуждаемых также под влиянием обсуждаемой выше неадиаба-тичности.
В задержанном тройном делении ядер третьи частицы испускаются как вторичные частицы из первичных фрагментов истинного двойного деления как до установления в них термодинамического равновесия (предравновесные третьи частицы),
например в модели двойного разрыва шейки делящегося ядра [10], так и после перехода указанных фрагментов в равновесные термализованные состояния (испарительные третьи частицы).
Для исследования свойств истинного тройного деления ядер очень важно понимание того факта, что делящееся ядро до его разрыва на фрагменты деления в принципе не может перейти в возбужденные термализованные состояния, описываемые достаточно высокими температурами (T & 1 МэВ), как это предполагается в ряде делительных моделей [10—12]. Действительно, для таких термализо-ванных состояний ядра с высокой энергетической плотностью из-за динамического усиления корио-лисова взаимодействия [13] происходит равномерное статистическое смешивание всех возможных значений проекций K спина J делящегося ядра на его ось симметрии, что приводит к запрещению появления анизотропий в угловых распределениях фрагментов деления. Поскольку экспериментально наблюдаются заметные анизотропии в угловых распределениях фрагментов двойного и тройного деления ядер, это позволяет сделать вывод [1, 2] об отсутствии термализованных состояний делящегося ядра для его предразрывных конфигураций и, следовательно, о неприемлемости испарительных механизмов вылета третьих частиц в случае истинного тройного деления ядер.
Объяснение характеристик угловых распределений фрагментов двойного и тройного деления ядер невозможно без включения механизмов накачки [1] больших значений относительных орбитальных моментов L и спинов (Ji, J2) указанных фрагментов, обусловленных появлением нулевых "wriggling"-колебаний делящегося ядра для его предразрывных конфигураций, характеризуемых наличием в делящемся ядре двух предфраг-ментов деления, соединенных хорошо развитой шейкой. Данные нулевые колебания приводят [1], во-первых, к появлению когерентных суперпозиций орбитальных моментов L фрагментов деления, формирующих направленное вдоль или против оси симметрии ядра угловое распределение указанных фрагментов, и, во-вторых, к большим значениям спинов (J1, J2) фрагментов, существенно превосходящих спин J делящегося ядра, параллельных друг к другу и ориентированных в перпендикулярном направлении к направлению вылета фрагментов. Последнее обстоятельство является основным фактором, приводящим к появлению анизотропий в угловых распределениях для продуктов задержанного тройного деления с вылетом в качестве третьих частиц испарительных 7-квантов и нейтронов [14] в указанных угловых распределениях.
3. Т-НЕЧЕТНЫЕ АСИММЕТРИИ В ИСТИННОМ ТРОЙНОМ ДЕЛЕНИИ ЯДЕР ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТРЕТЬИХ ЧАСТИЦ
Исследуем характеристики Т-нечетных асимметрий для истинного тройного деления ядер холодными поляризованными нейтронами с вылетом в качестве третьих частиц а-частиц, предразрыв-ных 7-квантов и нейтронов.
3.1. Т-нечетные асимметрии в истинном тройном делении ядер для а-частиц
В работах [15, 16] было обнаружено появление T-нечетных TRI - и ROT-асимметрий в дифференциальных сечениях danja/dOa реакций истинного тройного деления ядер 233 U и 235U холодными поляризованными нейтронами с вылетом в качестве третьих частиц а-частиц. Природа указанных асимметрий была объяснена в работах [7— 9] влиянием вращения поляризованного делящегося ядра на угловые распределения продуктов его тройного деления, причем указанное влияние учитывалось через введение кориолисова взаимодействия полного спина делящегося ядра J с орбитальным моментом l а-частицы. В этом случае дифференциальное сечение реакции тройного деления ядер холодными поляризованными нейтронами danja/dOa представлялось как
da,
n,fa
dür
dVnja danja
dÜr
dür
d(7n,fa
düa
(1)
X {1+^TRI (Oa)(c [kLF, ka]) +
+ Brot (da) (с [kLF, k
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.