научная статья по теме СТРУКТУРА НЕЙТРОННОЙ ПЕРИФЕРИИ ИЗОТОПОВ 9,11LI Физика

Текст научной статьи на тему «СТРУКТУРА НЕЙТРОННОЙ ПЕРИФЕРИИ ИЗОТОПОВ 9,11LI»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2013, том 77, № 4, с. 428-432

УДК 539.17

СТРУКТУРА НЕЙТРОННОЙ ПЕРИФЕРИИ ИЗОТОПОВ 9,11Li © 2013 г. Л. И. Галанина, Н. С. Зеленская

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Московкого государственного университета имени М.В. Ломоносова E-mail: galan_lidiya@mail.ru

Пространственная периферийная структура изотопов лития с А = 9 и 11 изучена с помощью реакции (t, p) на ядрах Показано, что в ядре 9Li нейтронное гало практически отсутствует, а ядро nLi имеет боромиевскую гало-структуру, сформированную двумя нейтронами относительно остова 9Li,

проявляющуюся как в сигарообразной, так и в динейтронной конфигурациях. DOI: 10.7868/S0367676513040078

ВВЕДЕНИЕ

Исследование легких нейтронно-избыточных ядер в реакциях с радиоактивными пучками в последнее время стало одной из актуальных задач современной ядерной физики, прежде всего благодаря открытию ядер с протяженной нуклонной периферией или гало-ядер. В настоящее время определены некоторые формы пространственного распределения нуклонов в нейтронно-избыточ-ных ядрах. Однако даже простейшие ядра с несколькими избыточными нейтронами до сих пор изучены недостаточно с точки зрения топологии пространственного расположения нейтронов, образующих внешнее гало, и остающегося ядерного остова.

Ядра 1^-оболочки с двумя избыточными нейтронами относительно остова (который, в принципе, сам может иметь избыточные нейтроны) имеют две пространственные конфигурации, различающиеся расположением нейтронов. Первая — ди-нейтронная — имеет сильно сближенные нейтроны с центром масс, достаточно удаленным от остова. Вторая — сигарообразная — состоит из некоррелированных нейтронов, расположенных по разные стороны остова (рис. 1). Наличие таких конфигураций вместе с оценкой их относительного вклада в периферию ядра было экспериментально подтверждено в наиболее изученном нейтронно-избыточ-ном боромиевском ядре 6Не [1—3].

Исследование изотопов лития от 7Ы до 11Ы в принципе позволяет проследить изменение структуры их периферии при последовательном добавлении нейтронов. Основное состояние 7Ы в оболо-чечной модели [4] имеет три нейтрона в подобо-лочке 1р3/2, так что его полный спин J = 3/2, изоспин Т = 1/2, схема Юнга / = [3] и орбитальный момент Ь = 1. Для 8Ы — J = 2, Т = 1, / = [31], Ь = 1, 2, а для 9Ы - J = 3/2 , Т = 3/2, /= [32], Ь= 1, 2. Материальные радиусы указанных изотопов практически совпадают с зарядовыми и мало отли-

чаются друг от друга [5]: = 2.42 фм, = 2.50 фм,

= 2.24 фм. Ядро 11Ы резко выделяется из этой группы изотопов [6]. Оно имеет малую энергию связи (около 300 кэВ), большой материальный

радиус Л^] = 3.42 фм и разваливается при возбуждении на три фрагмента. Простейшее объяснение этому следует уже из оболочечной модели. Последние два нейтрона в 11Ы должны занимать не подоболочку 1р3/2, а 1р1/2, и силы Майорана, "расталкивающие" различные подоболочки, вытесняют эти нейтроны на периферию ядра. Более того, было установлено [7], что волновая функция 11Ы является суперпозицией состояний (1р1/2)2 и (1«1/2)2 с весами 45 и 31%, что еще более усиливает тенденцию к удаленности двух нейтронов от центра ядра.

Цель настоящей работы — определение пространственной структуры изотопов лития с массой 9 и 11. В качестве индикатора, способного обнаружить каждую из двух пространственных нейтронных конфигураций этих изотопов, мы использовали угловые зависимости сечений реакций (1, р) с образованием нейтронно-избыточных изотопов лития. Особенно интересно понять, проявляются

R > г

0-

R

б

R < r

О

Рис. 1. Возможные пространственные конфигурации двух избыточных нейтронов в легких ядрах: а — ди-нейтронная, б — сигарообразная.

r

СТРУКТУРА НЕЙТРОННОЙ ПЕРИФЕРИИ ИЗОТОПОВ 911Li

429

ли специфические свойства ядра ПЫ, когда оно образуется в реакциях передачи двух нуклонов.

В следующем разделе рассматривается теоретический метод, позволяющий корректно рассчитывать сечение реакции (1, р). В разделе 3 приведены рассчитанные сечения реакции (1, р) на ядрах 7Ы и 9Ы в сравнении с экспериментальными данными (если они имеются). В разделе 4 обсуждается пространственная структура различных изотопов лития. Полученные результаты суммируются в Заключении.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ДЛЯ РАСЧЕТА СЕЧЕНИЯ РЕАКЦИЙ С ОБРАЗОВАНИЕМ ИЗОТОПОВ ЛИТИЯ

В [8] нами предложен теоретический метод рассмотрения характеристик бинарных реакций, основанный на использовании интегральных уравнений задачи четырех тел и моделей, учитывающих структуру ядер. В рамках этого метода первым членам итерационных рядов интегральных уравнений задачи четырех тел соответствуют одноступенчатые механизмы. Они иллюстрируются полюсными и треугольными диаграммами, соответствующими приближению задачи трех тел, и для вычисления их амплитуд используется метод искаженных волн с конечным радиусом взаимодействия (МИВОКОР) [9]. Следующие члены итерационных рядов дают поправки второго порядка, связанные с механизмами независимой последовательной передачи различных виртуальных кластеров.

Двуступенчатые механизмы реакции иллюстрируются четырехугольными диаграммами. Аналитическое выражение для расчета матричных элементов таких механизмов получается разложением функции Грина виртуальной кластерной системы по сферическим функциям и соответствует разрезанию полной четырехугольной диаграммы на два координатных подпространства. В результате матричный элемент двуступен-чатого механизма является сверткой матричных элементов МИВОКОР для верхней и нижней половин четырехугольной диаграммы. Для реализации этого аппарата разработана программа QUADRO, позволяющая рассчитывать матричные элементы механизмов независимой последовательной передачи виртуальных кластеров [3].

Анализ угловых зависимостей сечений реакций с учетом одно- и двуступенчатых механизмов позволяет исследовать пространственную конфигурацию ядер. Действительно, амплитуда одноступенчатого полюсного механизма реакции соответствует двучастичной структуре ядра-мишени, двуступенчатого механизма второго порядка — трехчастичной. В случае нейтронно-избы-точных ядер учет обоих механизмов позволяет восстановить волновые функции относительного движения избыточных нейтронов и ядра-остова и

2n

B

A

B

A + n

t

A

Рис. 2. Диаграммы механизмов передачи динейтронно-го кластера в реакции А(1, р)_8: а — подхват динейтрона; б — механизм последовательной передачи нейтронов.

получить среднеквадратичные радиусы различных конфигураций двунейтронной периферии. Причем проявление той или иной конфигурации в одном и том же ядре зависит от типа конкретной реакции.

2. СЕЧЕНИЯ РЕАКЦИИ (1, р) НА ЯДРАХ 7Ы и 9Ы

Впервые попытки учесть механизмы двухступенчатой передачи нуклонов для реакций (1, р) на легких ядрах, иллюстрируемые четырехугольными диаграммами, были сделаны еще в 70-х годах прошлого века [10, 11]. Впоследствии был выполнен целый ряд теоретических работ, в которых были рассчитаны сечения реакций с передачей двух нуклонов на ядрах различного атомного веса. Вычисления проводились в основном в рамках метода искаженных волн с нулевым радиусом взаимодействия. Было показано, что вклад двуступенчатых механизмов относительно невелик, за исключением самых малых углов вылета протонов, немонотонно меняется с изменением атомного номера ядра мишени, т.е. зависит от структуры ядра. Однако удовлетворительного описания экспериментальных угловых распределений протонов с учетом двуступенчатого механизма передачи нуклонов в рамках используемых приближений получить не удалось.

Разработанный нами метод расчета сечений бинарных реакций, основанный на использовании интегральных уравнений задачи четырех тел и моделей, учитывающих структуру ядер, позволил на современном теоретическом и вычислительном уровне рассматривать реакции передачи нескольких нуклонов, в том числе и реакцию (1, р). В работах [12] мы показали, что реакция (1, р) может служить хорошим тестом для анализа структуры нейтронной периферии стабильных легких ядер с двумя избыточными нуклонами, таких как 6Не, 10Ве, 12В. В настоящей работе мы рассматриваем реакции (1, р) на изотопах 7,9Ы при Е1 = 15 МэВ с учетом одно- и двухступенчатых механизмов (рис. 2) с образованием как 9Ы (два избыточных нуклона над

Р

Р

n

d

n

t

da/dm, мб • ср 1 102

101 =■

10

10-

0 60 120 180 9р(ц.м.), град

Рис. 3. Дифференциальное сечение реакции 7Li(t, p)9Li: тонкая сплошная кривая — вклад механизма передачи динейтрона, точечная — механизма независимой передачи нейтронов, сплошная — их когерентная сумма.

da/dm, мб • ср 1 101

100

10-

_I_I_I_I_I_I_I_I_I

0 60 120 180 9„(ц.м.), град

Рис. 4. Дифференциальное сечение реакции 9П(11, р)11Ц. Обозначения кривых те же, что и на рис. 3.

стабильным остовом), так и ПЫ (четыре избыточных нуклона).

Как видно из рис. 2, при таком рассмотрении реакции (1, р) позволяют обнаружить каждую из двух пространственных конфигураций нейтрон-но-избыточного ядра. Действительно, срыв ди-нейтронного кластера связан с динейтронной конфигурацией образующегося в реакции ядра, последовательная передача нейтронов — с сигарообразной.

Экспериментальные угловые распределения реакции 7Ы(1;, р)9Ы взяты нами из [13]. Коэффициенты разложения волновых функции 9,11Ы по базису ¿¿-связи, необходимые для расчета спектроскопических факторов, приведены в [3]. Используемые в расчетах параметры ОП определены по формулам глобального потенциала [14]. Для реакции 7Ы(1;, р)9Ы эти параметры варьировались для получения наилучшего соответствия расчета и эксперимента. Так, например, положе-

ние первого минимума оказалось чувствительным к радиусу действительной части потенциала в выходном канале. Для реакции 9Ы(1, р)11Ы ввиду отсутствия экспериментальных данных параметры ОП не варьировались. Конкретные значения параметров используемых ОП приведены в табл. 1.

Вклады каждого из механизмов и полное дифференциальное сечение в зависимости от угла вылета нейтронов для реакций 7Ы(1, р)9Ы и 9Ы(1, р)11Ы показаны на рис. 3 и 4 соответственно.

Из рис. 3 видно, что в сечение реакции 7Ы(1, р)9Ы и механизм срыва динейтрона, и механизм последовательной пер

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»