Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности



Скачать 120.06 Kb.
Дата26.07.2014
Размер120.06 Kb.
ТипДокументы
Исторический обзор основных направлений исследований
(Смотрите также ПИЯФ ОФВЭ отчёт:

"Основные результаты 1971-1996", "Основные результаты 1997-2001",


"Основные научные достижения ОФВЭ ПИЯФ за период 2002-2006 гг. - стр 216, 288" ).


   1. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности.

        Обнаружение новых изотопов.


        Детальные спектроскопические исследования ядер в экзотических областях нуклидной карты с помощью различных детекторов излучений позволили на установке ИРИС обнаружить новые нуклиды. Список идентифицированных новых изотопов представлен в обзоре «Установка ИРИС и ядерно-спектроскопические исследования нуклидов удаленных от области бета-стабильности» в отчёте Лаборатории физики высоких энергий ПИЯФ – Основные результаты 1971-1996.
        Определение атомных масс путём измерений граничных энергий позитронных спектров.
        Значение неизвестной атомной массы может быть определено, если масса дочернего нуклида и разница масс между родительским и дочерним нуклидами известны. Разница масс между родительским и дочерним нуклидами может быть получена из измерений граничной энергии бета спектра, используя бета спектрометр с высоким разрешением. На установке ИРИС изучались излучатели позитронов в области редкоземельных элементов. Впервые определение граничных энергий позитронных спектров для большого числа изотопов было выполнено с хорошей точностью.
        Определение границы протонной устойчивости для нестабильных нуклидов.
        Массы нуклидов, полученные благодаря измеренным граничным энергиям позитронных спектров, позволили построить массовую поверхность для нуклидов расположенных далеко от линии бета стабильности. Измерения альфа спектров в области редких земель, выполненные с высоким разрешением полупроводниковых детекторов на установке ИРИС, привели к обнаружению неизвестных альфа излучателей. Благодаря этому стало возможным замкнуть фрагменты длинных альфа распадных цепочек и получить массы всех нуклидов объединённых этими цепочками, используя известные значения масс нуклидов находящихся в основании каждой распадной цепи. Полученные значения масс были использованы для того, чтобы установить местоположение фрагмента границы протонной устойчивости для удалённых ядер.
        Для более детального ознакомления смотрите статью «Установка ИРИС и ядерно-спектроскопические исследования нуклидов удаленных от области бета стабильности» в отчёте Лаборатории физики высоких энергий ПИЯФ – Основные результаты 1971-1996.

   2. Изучение бета распада ядер с использованием спектрометра полного поглощения гамма лучей.

        В ядрах, расположенных вблизи линии бета стабильности, основная часть силы перехода Гамова-Теллера (GT+ и GT-) приходится на область энергии возбуждения, превышающую энергию бета распада (QEC,Qβ), и только низко энергетические хвосты распределений доступны для бета распада. Напротив, для сильно нейтронодефицитных ядер, на основе расчётов по оболочечной модели, сила GT+ -перехода ожидалась в пределах Q-окна, что делает изучение бета распада экзотических ядер особенно интересным. Однако при изучении бета распада тяжёлых ядер существует трудность в проведении полного эксперимента с высоким энергетическим разрешением из-за высокой плотности уровней и соответственно сильно фрагментированной интенсивности гамма лучей. Как эффективную альтернативу Ge детекторам для изучения силовой функции бета распада было предложено использовать детектор NaI большого объёма с радиоактивным источником, располагаемым в центре детектора. Идея состояла в том, чтобы обеспечить телесный угол близкий к 4, и измерять полную энергию каскадов запаздывающего гамма излучения. Такой "Спектрометр полного поглощения гамма лучей" (СППГ) был введён в эксплуатацию на установке ИРИС ПИЯФ в 1980 году. С его помощью было установлено резонансное поведение GT+ силы при распаде нечётных и нечётно-нечётных ядер в области редких земель и была получена систематика энергии такого GT + резонанса. В частности, эксперименты в области редких земель показали гладкую изотопную зависимость положения резонанса, не нарушаемую даже при пересечении магической нейтронной щели N=82.
        Исследование GT+ силовой функции было продолжено на спектрометре полного поглощения, установленном на масс сепараторе "в линию" в GSI, Дармштадт. Эксперименты были сконцентрированы на ядрах около дважды магического ядра 100Sn. Бета распад в этой области обусловлен только превращением g9/2  νg7/2 в пределах одного спин орбитального дублета, поэтому силовая функция должна иметь простую структуру, доступную для теоретического анализа. Первые измерения были проведены для цепочки изотопов серебра. Интригующим результатом этих измерений явилось значительное подавление полной GT+ силы, превышающее значение, ожидавшиеся из сравнения с величиной подавления GT - резонанса в реакциях на стабильных ядрах. Используя реалистическое нуклон-нуклонное взаимодействие, энергии возбуждения и ширины резонансов были успешно воспроизведены в рамках модели оболочек. Однако этот подход, также как и подход с использованием эмпирического взаимодействия, оказался не в состоянии объяснить экспериментальное значение подавления GT+ силы. Чтобы объяснить эту особенность, требуется более широкая систематика экспериментальных данных, в частности по бета распаду нейтронодефицитных изотопов индия и олова, измерения которых будут завершены в ближайшее время.
        (В качестве более детального обзора смотрите статью А.А.Быков и др.
Бюллетень Российской Академии Наук, Серия физическая, 1980, том 44, стр. 918 и “Beta Decay of 98Ag: Evidence for the Gamow-Teller Resonance near 100 Sn”, Z. Hu, L. Batist et al., Phys. Rev. C 62 064315 (2000).

   3. Исследование спинов, электромагнитных моментов и зарядовых радиусов радиоактивных ядер методом лазерной спектроскопии.

        Одной из важнейших проблем ядерной физики является описание основных состояний ядер. Значение этой информации существенно возрастает, если оказывается возможным проследить изменения характеристик основных состояний с изменением числа нуклонов N и Z в достаточно широких пределах при удалении от полосы бета-стабильности. Задача ядерной теории заключается в том, чтобы, во-первых, описать общие тенденции наблюдаемых изотопических и изобарических зависимостей и, во-вторых, объяснить резкие изменения ядерных параметров вблизи некоторых специфических точек на нуклидной карте. Сведения о ядрах вблизи границ нуклонной устойчивости представляют особый интерес, так как именно здесь может быть проверена адекватность теоретических подходов, базирующихся в основном на данных, полученных для ядер, близких к полосе стабильности.


        Ведущую роль в создании полной картины свойств основных состояний ядер играет лазерная спектроскопия. С ее помощью можно измерять спины, магнитные дипольные моменты, электрические квадрупольные моменты, а также изменения среднеквадратичных зарядовых радиусов для длинных цепочек изотопов. Эти величины извлекаются из данных по изотопическим сдвигам и сверхтонкому расщеплению оптических линий.
        В 1979 г. на установке ИРИС было начато создание высокочувствительной лазерной установки для исследований сверхтонкой структуры и изотопических сдвигов. Первые экспериментальные результаты - изотопические изменения зарядовых радиусов для долгоживущих изотопов Eu, были получены в 1983 г.. За последующие десять лет на ИРИСе были проведены лазерно-спектроскопические исследования более чем ста нуклидов. Для этих нуклидов были определены спины, электромагнитные моменты и изотопические изменения среднеквадратичных зарядовых радиусов. Теоретический анализ экспериментальных данных показал важность полученных результатов для понимания ядерной структуры.
        Весьма плодотворной оказалась идея использования высокотемпературной полости из тугоплавких металлов для создания высокоэффективного селективного лазерного ионного источника (ЛИИ) для эффективной и селективной ионизации многих элементов периодического системы с помощью лазерной резонансной ионизации. Разработанная на ИРИСе конструкция ЛИИ успешно используется в мишенных устройствах для очень широкой области экзотических ядер на установках ISOLDE (CERN) и ISAC (TRIUMF, Канада).
        На установке ИРИС лазерный ионный источник впервые был также использован для измерения изотопических сдвигов и сверхтонкого расщепления оптических линий. Данная методика оказалась рекордной по своей чувствительности, позволяя проводить измерения в тех случаях, когда скорость образования исследуемых атомов в мишени не превышает нескольких штук в секунду.
   4. Разработка высокотемпературных мишеней и ионных источников для получения радиоактивных изотопов "в линию".

         Узел "ионный источник – мишень" является основной частью любой ISOL системы. Поэтому разработка и производство ионных источников и мишеней высокой эффективности стала одной из наиболее важных задач на установке ИРИС. Основное требование к узлу «ионный источник – мишень» — обеспечение достаточных для экспериментального исследования выходов радиоактивных нуклидов, в том числе и с очень малым временем жизни. В последнем случае решающим фактором становится быстродействие мишени. Для получения радиоактивных изотопов различных элементов Периодической системы были разработаны разные типы мишеней и ионных источников.

        Для эффективного производства и исследования целого ряда короткоживущих нуклидов редкоземельной области были разработаны и использовались в экспериментах «в линию» высокотемпературные мишени. Использование вольфрамовой фольги в качестве материала для изготовления мишенных контейнеров позволяет поддерживать рабочую температуру для мишеней из фольг тугоплавких металлов до (2800-3000)°С и до 2500°C для мишеней из карбида урана высокой плотности. Тесты Ta, Ta-W, TaC, NbC и UC мишенных материалов в вольфрамовом контейнере в температурном интервале (2400-3000)°C продемонстрировали высокую надежность используемых мишеней в течение достаточно долгих (более 100 часов) экспериментов «в линию». С использованием разработанных мишенных устройств было получено и исследовано большое число нейтроно-дефицитных и нейтроно-избыточных нуклидов. Из высокотемпературной тугоплавкой мишени с танталовой фольгой в качестве материала мишени были получены изотопы практически всех редкоземельных элементов. Эта мишень была использована для лазерных спектроскопических исследований цепочек нейтроно-дефицитных изотопов Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho, Tm, Yb.

На установке ИРИС разработано новое совмещенное высокотемпературное мишенно-ионное устройство для получения и резонансно-лазерных исследований ядер труднолетучих элементов. Впервые в экспериментах по лазерной спектроскопии метод резонансной ионизации был использован непосредственно в объеме мишени. Выходы короткоживущих изотопов Gd и селективность лазерной ионизации при использовании данного метода оказались соответственно в 2 и 7 раз выше по сравнению с обычным методом резонансной ионизации в лазерном ионном источнике.

В сотрудничестве с LNL (Италия) и GANIL (Франция) был выполнен целый ряд «off-line» и «on-line» тестов мишени из карбида урана высокой плотности (ρ=11g/cm3). Большой набор нуклидов от Na до Fr был получен с использованием мишени из карбида урана высокой плотности, соединённой с высокотемпературным электроннолучевым ионным источником. В настоящее время продолжаются эксперименты по измерению времён задержки и выходов нейтроно-избыточных изотопов Rb, Cs, In, Ag, и Sn из высокотемпературных UC мишеней большой массы (до 0,7 кг).
        (В качестве более детального обзора смотрите статью " Development of high temperature targets and ion sources for on-line radioactive isotope production" в отчётах Лаборатории физики высоких энергий ПИЯФ - " Основные результаты 1997-2001" и "Основные результаты 2002-2006"- стр 288 ).

        Среди различных типов мишеней, разработанных на ИРИСе, следует отметить высокотемпературные (с рабочей температурой вплоть до 2300oC) мишени на основе углерод-металл композита образованного пиролизом дифталоцианина соответствующего металла. В качестве металла были использованы элементы в широком диапазоне Периодической таблицы, например, Ti, Zr, Nb, Mo, некоторые РЗЭ, Th, U, Cm и другие. Благодаря высокой пористости, эти мишени показали отличные характеристики по скорости выделения, что позволило получить и исследовать ряд новых нуклидов вблизи края как протонной, так и нейтронной устойчивости. Специфичность этого материала состоит в формировании микрополостей в углеродной матрице в процессе пиролиза. Атомы иного типа, попадая внутрь этих полостей, не могут их покинуть. Например, полное испарение Xe из этой матрицы происходит только при 2100oC. Этот экспериментальный факт был основой для предложения в МНТЦ (ISTC N 2391) по разработке углеродных матриц для трансмутации долгоживущих изотопов.


        (Для более детального ознакомления смотрите статью " Комплекс ИРИС и спектроскопические исследования нуклидов, удаленных от полосы бета-стабильности " в отчёте Лаборатории физики высоких энергий ПИЯФ "Основные результаты 1971-1996," а также в журнале

NIM B70 (1992) 69).
   5. Лазерная резонансно-ионизационная спектроскопия в лазерном ионном источнике и в высокотемпературной мишени на установке ИРИС
С использованием нового, разработанного на ИРИСе метода лазерной ионизации в лазерном источнике и непосредственно в объеме высокотемпературной мишени, была исследована область ядер вблизи Z=64 и N82, представляющая большой интерес для физики ядра.

Методом лазерной резонансной ионизационной спектроскопии в лазерном ионном источнике были проведены измерения изотопических сдвигов цепочки ядер нейтроно-дефицитных изотопов европия. В результате были получены изменения среднеквадратичных радиусов (СКЗР) ядер изотопов 137-144Eu. Были проведены также расчеты изменений СКЗР по Хартри-Фоку с использованием сил Скирма (SkM’) для аксиально деформированных ядер европия в этой области. Данные расчеты показали очень сильную зависимость результата от состояния нечетной частицы. Было установлено, что для корректного теоретического описания основных состояний ядер 137,138,139Eu необходимо учитывать возможность неаксиальной деформации этих ядер.

C помощью лазерной мишени и системы детектирования на основе - и - детекторов методом лазерной резонансной ионизационной спектроскопии непосредственно в высокотемпературной мишени были проведены измерения изотопических и изомерных сдвигов оптической линии 569,6 нм для основных и изомерных состояний ядер 145,.143 Gd. Из полученных данных определены изменения среднеквадратичных зарядовых радиусов 145 Gd, .145Gdm и 143Gdm, а также магнитные моменты 145 Gd и .145Gdm .

В результате проведенных измерений среднеквадратичных зарядовых радиусов изотопов Gd был сделан вывод о том, что ядерная деформация Gd нарастает с уменьшением числа нейтронов от N= 82 до N=79 быстрее, чем для соответствующих изотопов Eu с тем же числом нейтронов. Таким образом стабилизирующий эффект протонной подоболочки Z=64 не сказывается для ядер с N<82 в контрасте с тем, что наблюдалось ранее при N>82. Полученные результаты подтверждают гипотезу о решающем влиянии протон-нейтронного взаимодействия частиц, являющихся спин-орбитальными партнерами, на возникновение стабильной деформации.


         (Для более детального ознакомления смотрите статью " Investigation of spins, electromagnetic moments and charge radii of radioactive nuclei by laser spectroscopy"



в отчётах Лаборатории физики высоких энергий ПИЯФ -

«Основные результаты 1971-1996», "Основные результаты 2002-2006"- стр 216


и статью "Measurements of charge radii and electromagnetic moments of nuclei far from stability by photoionization spectroscopy in a laser ion source" в отчёте Лаборатории физики высоких энергий ПИЯФ -"Основные результаты 1997-2001").

  6. Исследования зарядовых радиусов ядер методом лазерной ионизационной спектроскопии в лазерном ионном источнике на установке ISOLDE
Для нейтроно-дефицитных ядер вблизи замкнутой протонной оболочки Z=82 характерно возникновение состояний различной формы при малых энергиях возбуждения. Данный феномен “сосуществования форм” является предметом интенсивного экспериментального и теоретического изучения.

На установке ISOLDE в ЦЕРНе (Швейцария) методом резонансной лазерной спектроскопии в лазерном ионном источнике, впервые разработанном и использованном на установке ИРИС в ПИЯФ, проведены (с участием сотрудников лазерной группы ЛКЯ) измерения изотопических сдвигов и сверхтонкого расщепления в атомных спектрах крайне удаленных нейтроно-дефицитных изотопов 182-188Pb. Из измеренных изотопических сдвигов определены изменения среднеквадратичных зарядовых радиусов, которые непосредственно связаны с формой ядра в основном состоянии. Комбинация метода лазерной спектроскопии в ионном источнике с высокоэффективным детектированием альфа-частиц позволила продвинуться в нейтроно-дефицитную область за нейтронную подоболочку N=104 до очень короткоживущего ядра 182Pb (T1/2=55 ms), которое исследовалось при выходе одно ядро/сек. Следует отметить, что именно в этой области ранее для ядер Hg, Tl, Au, то есть для ядер с близким числом протонов, наблюдалось резкое изменение формы от близкой к сферической к сильнодеформированной. Сравнение полученных для Pb результатов с расчетами по известным моделям показало, что ядра крайне удаленных нейтроно-дефицитных изотопов свинца в отличие от изотопов ртути имеют форму близкую к сферической, а изменения среднеквадратичных зарядовых радиусов очень чувствительны к примесям волновых функций низко-лежащих деформированных состояний.



Методом ионизационно-резонансной спектроскопии в лазерном ионном источнике также были исследованы зарядовые радиусы основных и изомерных состояний ядер четных (А=194, 196, 198, 200, 202, 204) и нечетных (А= 193, 195, 197, 199) изотопов полония. Результаты предварительной обработки полученных данных позволяют сделать вывод о том, что основные состояния ядер изотопов полония, начиная с числа нейтронов N=115, имеют заметную деформацию, увеличивающуюся по мере удаления от линии бета-стабильности. В настоящее время продолжается обработка полученных результатов.

Похожие:

Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconУрок по физике в 9 классе «Энергия связи атомных ядер»
Цель урока: ознакомить учащихся с понятием энергии связи атомных ядер, сформировать умение определять энергию связи и энергетический...
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconИзучение окислительной стабильности дизельной фракции нефти юрубчено-тохомского месторождения
Изучение окислительной стабильности дизельной фракции нефти юрубчено–тохомского месторождения
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconПодписи к рисункам
Взято из [520: 3], вклейка между стр. 288-289. А почему не приводят фотографии более ранних рукописей Махабхараты? Не шестнадцатого,...
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconВопросы для подготовки к экзамену по сопротивлению материалов. Раздел VII. Косой изгиб и внецентренное растяжение-сжатие прямого стержня
Косой изгиб (стр. 45), напряжения в поперечном сечении, положение нейтральной линии. Определение перемещений (стр. 50). Расчет на...
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности icon«Журнал, или подлипая-йииска Пора Великою ». Спб., 1770, стр. 212-216
И тако наша армия стала в ордер де баталии, что, видя, неприятель тот час из оного логу
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconПроректор Ю. С. Сахаров
Целью курса «Нуклеосинтез» является изучение студентами основных процессов и возможных сценариев образования атомных ядер т
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconБета: Бета: ик-ик гамма: Delen

Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconАртур Шопенгауэр. Parerga und Paralipomena
Ш79 Шопенгауэр А. Афоризмы и максимы Л.: Издательство Ленинградского университета, 1990. 288 с. Isвn 5-288-00966-Х
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconИсследовательская работа по теме: «летопись родного поселка»
Страницы истории стр. 4- березовская трудовая колония стр. Подсобное хозяйство красноярского алюминиевого завода стр. Верхняя Базаиха...
Стр 216, 288. Изучение короткоживущих ядер вдали от линии бета-стабильности iconИзвестно, что ма1= 4 см, B1B
Даны параллельные плоскости альфа и бета. Через точки а и в плоскости проведены па­раллельные прямые, пересекающие плоскость бета...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org