Особенности диссоциации и редкие каналы релятивистских ядер 14 N в ядерной эмульсии. Докладчик: Щедрина Т.В.

Содержание § I. Измерение основных характеристик продуктов реакций диссоциации ядер 14 N 1.1 Облучение эмульсии в пучке 14 N, первичный поиск и отбор событий, определение среднего пробега 1.2 Определение зарядов частиц в эмульсии, облученной 14 N 1.3 Зарядовая топология каналов фрагментации ядра 14 N 1.4 Методика и контроль угловых измерений в эмульсиях, облученных ядрами 14 N § II. Особенности фрагментации 14 N 3α+X 2.1 Угловые распределения одно- и двухзарядных фрагментов из реакции 14 N 3He+Н 2.2 Идентификация одно- и двухзарядных фрагментов 14 N 3He+H методом многократного кулоновского рассеяния. 2.3 Диссоциация с образованием фрагментов ядер мишени 2.4 Импульсные и корреляционные характеристики α-частиц из реакции 14 N 3α+X. Сравнение полученных результатов с ядрами 12 C 3α, 16 О 4α § III. Полностью идентифицированные и редкие моды диссоциации ядра 14 N N 10 B+ 4 He N 3 4 He+ 2 H N 6 He+ 4 He+ 3 He+ 1 H N 4 He+2 3 He+ 2 H N С+H 3.6 Наблюдение процессов неупругой перезарядки ЗАКЛЮЧЕНИЕ

The first International Conference on Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy (NPAE- Kyiv2006) was held in Kyiv (Ukraine) from May 29 to June 03, The Conference proceedings of the first conference have been published in two parts and also available in the web The purpose of these Conferences is to bring together scientists to share their knowledge in the current problems in nuclear physics and atomic energy.The NPAE-Kyiv2008 conference will cover the following topics: Collective processes in atomic nuclei Nuclear reactions at low and high energies Nuclear structure and decay data Rare nuclear processes, nuclear astrophysics Neutron and reactor physics Nuclear data and data evaluation Problems of atomic energy Applied nuclear physics in medicine and industry Experimental facilities and detection techniques

29 км

12 C В.В.Белага и др., Когерентная диссоциация 12 C3α при 4.5 А ГэВ/с на ядрах эмульсии, обогащенной свинцом ЯФ 58, 11, с (1995). 16 O Ф.А.Аветян и др., Когерентная диссоциация 16 O4a в фотоэмульсии при импульсе 4.5 ГэВ/с на нуклон ЯФ 59, 1, с (1996).

Energy levels of 14 N

14 N 3 4 He+d 18 МэВ 14 N 6 He+ 4 He+ 3 He+p 39 МэВ 14 N 4 He+2 3 He+d 59 МэВ 14 N 10 B+ 4 He 12 МэВ 14 N 13 C+p 8 МэВ 14 N 12 C+d 10 МэВ 14 N 11 C+t 23 МэВ Процессы неупругой перезарядки: 14 N 3 4 He+2p 19 МэВ 14 N 3 4 He 21 МэВ 14 N 2He+2H Мультичастичные моды 14 N и энергетические пороги реакции

Облучение эмульсии в пучке 14 N на НУКЛОТРОНЕ ОИЯИ, 2003 г. Р 0 = 2.86 А ГэВ/c, Е = 2.1 А ГэВ Суммарная длина при просмотре по следу м N = 951 неупругое взаимодействие = 13.0±0.4 см Средняя величина свободного пробега λ для неупругих взаимодействий в ядерной фотоэмульсии в зависимости от массы налетающего ядра А.

Определение зарядов частиц в эмульсии, облученной 14 N a) б)б) Распределение по числу δ-электронов а) - для следов пучковых частиц, давших изучаемые взаимодействия (53 следа); б) - следов фрагментов-спектаторов ядра 14 N с зарядами Z fr > 2 (83 следа). Сплошная линия соответствует аппроксимации суммой функций Гаусса.

Определение зарядов частиц в эмульсии, облученной 14 N Зависимость квадратного корня среднего числа -электронов на 100 мкм длины следа от величины предполагаемого заряда фрагмента-спектатора Z fr.

Зарядовая топология каналов фрагментации ядра 14 N Z fr N z N z N ws 16 26% 5 8% 5 8% 2 3% 1 2% % 21 35% 5 8% N tf 24 24% 4 4% 3 3% 5 5% 2 2% 3 3% 21 21% 35 35% 3 3% N in 40 25% 9 5% 8 5% 7 4% 3 2% 3 2% 27 17% 56 35% 8 5% Распределение периферических взаимодействий ядер 14 N с импульсом 2.86 А ГэВ/с (N in ) по зарядовым модам с Zfr = 7 (161 событие), в том числе 61 «белая» звезда (N ws ), и 100 событий с фрагментами мишени (N tf ) и без заряженных мезонов (n s = 0). N Z1, N Z2, – число одно- и двухзарядных частиц соответственно. В процентах указаны доли от событий данного типа.

Контроль угловых измерений в эмульсиях, облученных ядрами 14 N = ( ) 0, = ( ) 0 = ( ) 0, = ( ) 0 Распределение по полярному углу -а) и азимутальному углу -b) для двухзарядного фрагмента из 14 N 3He+Н, при 40-кратном измерении углов и. Сплошная линия в обоих случаях соответствует аппроксимации функцией Гаусса.

Особенности фрагментации 14 N 3α+X sin fr = 0.2/P 0 fr % Q 3 = МэВ ( 14 N 3 +X)= (2.2 ± 0.3) м ( 12 C 3 )= ( ) м ( 16 O 4 )= ( ) м

12 С3α 16 O4α 14 N3α+X Азимутальные корреляции 12 С, 14 N, 16 O

= ( ) mrad Роль 8 Ве в 14 N 3 +X 25% 14 N 8 Be+He+X 8 Be(0 + )

Фрагментация 14 N 8 Be+He+X 3He+X, р 0 ( 14 N)= 2.86 А ГэВ/с 9 Ве 8 Be+X 2He, р 0 ( 9 Ве)= 1.95 А ГэВ/с с образованием нестабильного ядра 8 Be в основном состоянии 0 + = ( ) mrad; = ( ) mrad; = ( ) КэВ; = ( ) КэВ.

Идентификация одно- и двухзарядных фрагментов 14 N ws 3He+H методом многократного кулоновского рассеяния. 3 Не: 4 Не: 6 Не= 3:8:1 6 Li ЯФ 62, 8, с , ( 1999). 10 B ЯФ 66, 9, с , ( 2003).

Распределение статистики из 103 событий 14 N3α+H+X в интервале Q 3α 0, n b >0 n g >1, n b =0 n g =1, n b =3 Q 3α (6) 16 (7) 3 (3) 2 (1) 1 (1) 1 (1) 8 (2) 7 (1) 1-1- P t, MeV

Распределение событий фрагментации 14 N 3He+X по суммарному поперечному импульсу системы из 3 -частиц P t (3 ) N b,g,s = 0 all events N g = 1, N b = 0 N b 1, N g = 0 ws = g=1 = b 1 =

Импульсные и корреляционные характеристики α-частиц из реакций: 14 N 3α+X, 12 C 3α, 16 О 4α p 0 ( 14 N)= 2.9 А ГэВ/c, p 0 ( 12 С, 16 О)= 4.5 А ГэВ/c Распределения α-частиц из реакций 14 N3α+Х, 12 С3α, 16 О4α по P t 2 в лабораторной системе nα-частиц и по P t * 2 системе покоя nα-частиц (n=3,4). Кривая линия для каждого из P t 2 -распределений – сумма двух релеевских распределений.

Характеристика 16 О4α 14 N3α+X 12 C3α λ, м P 0, А ГэВ/с Число α-частиц641*4=256441*3=12344*3=132 1/2, МэВ/c /2, МэВ/c Сравнительные характеристики релятивистских α-частиц из реакций 14 N ws 3α+X, 12 С ws 3α, 16 О ws 4α. Все представленные в таблице события являются белыми звездами

Полностью идентифицированные и редкие моды диссоциации ядра 14 N

14 N 3 4 He+d (4 события) =(182 90) МэВ/с =(431 43) МэВ/с 14 N 6 He+ 4 He+ 3 He+p (3 события)

14 N 4 He He+d (2 события)

4 He IV 10 B 14 N 10 B +4 He (5 событий) Зависимость суммарного переданного импульса системе 14 N 10 B+ 4 He от азимутального угла ε ij между фрагментами 10 B и 4 He в л.с.

14 N C+H (11 событий) 1 Н: 2 Н: 3 Н= 6:4:1 Распределение по суммарному переданному импульсу системы в л.с. С Н Идентификация однозарядных фрагментов 14 N 12 C+d 14 N 11 C+t

Z fr = 6 Z fr = 8 N z1 2-2 N z2 233 N ws 359 N tf 271 N in Процессы неупругой перезарядки: 14 N 3 4 He+2p, 14 N 3He, 14 N 2He+2H ( 14 N ws 3 4 He+2p)=(41±24) м ( 14 N ws 3He)=(25±11) м ( 14 N ws 2He+2H)=(14±5) м W 3%

Процессы неупругой перезарядки: 14 N 3 4 He+2p 4 He 1H1H 1H1H 14 N 3He IV 3 He IV

Распределение по суммарному поперечному импульсу системы из 3 -частиц для 14 N 3He и 14 N 3He+2Н = МэВ/с = МэВ/с 14 N 3 4 He 14 N 3 4 He+2p !!! 14 N 8 Be+ 4 He+2p 20%

Впервые изучена детальная картина релятивистской диссоциации ядер 14 N в ядерной фотографической эмульсии, облучение которой было выполнено на нуклотроне ОИЯИ. Уникальные возможности эмульсионного метода позволили систематически изучить зарядовую топологию, угловые распределения и изотопический состав релятивистских фрагментов ядер 14 N в корреляции, как в событиях с образованием фрагментов ядер мишени и мезонов, так и их отсутствием в наиболее периферических взаимодействиях (в «белых» звездах). Основные выводы выполненного исследования состоят в следующем: 1. Установлено, что множественный канал диссоциации 14 N 3Не + Н лидирует в распределении по зарядовой топологии. Он дает вклад примерно 50 процентов, как для белых звезд, так и для событий с образованием фрагментов мишени и мезонов. Таким образом, ядро 14 N является весьма эффективным источником для изучения свойств 3α-частичных систем. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. Статистика в этом канале диссоциации была доведена до 132 событий, что позволило оценить по угловым измерениям энергетический масштаб образующихся в периферической фрагментации 3α-частичных систем. Установлено, что 80% взаимодействий соответствуют кластерным возбуждениям ядра 12 C с энергиями до 14 МэВ, а вклад событий 14 N 8 Be+α+X3α+X с распадом ядра 8 Be из основного состояния составляет приблизительно 25 %. Образование ядер 8 Be ведет к сильной асимметрии в распределении по азимутальному углу между фрагментами He. 3. Идентификация методом многократного кулоновского рассеяния релятивистских ядер H в канале 14 N 3Не+Н указывает на заметное снижение доли дейтронов по отношению к протонам по сравнению с ранее изученными случаями релятивистской фрагментации 6 Li и 10 B, что соответствует порогам отделения дейтронов и протонов. 4. Впервые изучены спектры по суммарному поперечному импульсу -фрагментов в событиях 14 N 3Не+Х. Среднее значение величины суммарного переданного системе из 3 -частиц поперечного импульса для белых звезд существенно меньше, чем для полупериферических взаимодействий, сопровождающихся образованием одного или нескольких фрагментов ядра-мишени.

5. Впервые для ядра 14 N были идентифицированы процессы релятивистской диссоциации 11 С+ 3 H, 6 He+ 4 He+ 3 He+p, 4 He+2 3 He+d, для которых характерны глубокая перегруппировка α-частичной структуры этого ядра и преодоление высоких энергетических порогов. Кроме того, впервые обнаружены процессы неупругой перезарядки 14 N 3Hе+2Н, 14 N 3Hе, 14 N 2Hе+2Н. 6. Для канала фрагментации 14 N 3Не+Н выполнено сравнение с ранее изученными ядрами 12 С 3Не, 16 О 4Не. Среднее значение величины поперечного импульса -частиц в системе покоя n - частиц (n=3,4) близко для ядер 12 С, 16 О и 14 N. Из анализа угловых корреляций следует, что ядра 12 С, 14 N, 16 О с большой вероятностью фрагментируют через образование промежуточного состояния 8 Be 2. Полученные результаты указывают на перспективность исследования многочастичных систем легчайших ядер, возникающих при диссоциации, методом релятивистской фрагментации.