Гигантские резонансы на возбужденных состояниях ядер (Обзор) Б.С. Долбилкин Институт ядерных исследований РАН, Москва

Содержание 1. Гигантские резонансы (ГР) в холодных ядрах. 2. Новый этап изучения ГР в возбужденных ядрах 3. двойные гигантские резонансы(ГДР2) в пионных зарядово обменных реакциях. 4. ГДР2 в реакциях с тяжелыми ионами. 5. ГДР при высоких возбуждениях ядер в реакциях с тяжелыми ионами. 6. Заключение

Двойная пионная зарядово-обменная реакция на 93 Nb Сечения реакции 93 Nb(π +,π - ) под углами 5,10,20º и Т К 295 МэВ, измерены на спектрометре EPIC. ГДР2 находится при энергии около 50 МэВ. Фон был фитирован полиномами 3-го порядка. Резонансы после вычитания фона показаны внизу рисунка. ошибки – статистические. ГДР2 имеет ширину ~ (8 – 10) МэВ,. Резонансная энергия ГДР2 примерно равна двум энергиям ГДР :

Измерения ГДР2 в прямой (π +,π ) и обратной (π,π + ) реакциях на ядре 40 Ca Они также были измерены при тех же условиях на спектрометре EPIC в LAMF. ГДР2 были фитированы кривыми Лоренца. Фон был подогнан полиномами 3-й степени. Фит дал ширину Г = 9.0 МэВ для обеих реакций. Максимумы ГДР2 находятся при энергиях ~ 52 и 31 МэВ, что связано с прибавлением или вычитанием Кулоновских энергий. ГДР и ГДР2 имеют разные угловые распределения: ГДР- дипольное, ГДР2-квадрупольное. Измерения показали надежное существование ГДР2.

ГДР2 в реакциях с тяжелыми ионами Вскоре после обнаружения ГДР2 в пионных зарядово- обменных реакциях, они также были найдены в экспериментах с тяжелыми ионами в коллаборации LAND в GSI (Германия). LAND состоял из 200 модулей для регистрации нейтронов с разрешением 2-4 МэВ. Энергия пучка налетающих ионов 136 Xe была 700 А МэВ [6]. На рис. показан спектр суммы ГДР и ГДР2( с максимумом ~ МэВ). Сплошная кривая- расчет ГДР. Сечение на С твк же приведено.

Сечение ГДР2 в реакции 136 Xe Pb ГДР2 налетающего на мишень из Pb иона 136 Xe, после вычитания расчетной кривой из предыдущего слайда(ГДР). Измеренные ГДР2 интерпретировались Как наложение двух-фононных осцилляторных состояний. Представляла интерес степень применимости гармонического приближения.

Отношение резонансных энергий и ширин ГДР2/ГДР Сверху приведено отношение резонансных энергий ГДР2ГДР. Данные из пионных реакций[ 4]- светлые кружки, из [6] –черные крукки, TAPS[7]- квадраты. Отношение энергий близко к двум с точностью ~ 15%. Отношение ширин в большинстве работ < 2, хотя точность недостаточна для надежной систематики

Измерение ГДР2 в эксперименте ТАПС Аппаратура ТАПС состоит из двухплечевого спектрометре ТАПС и детектирующей системы FOPI. Фотоны в ТАПС регистрировались модульной системой из 256 детекторов BaF2 с пластиковым счетчиком вето на каждом из них. Отбор Кулоновских возбужденных состояний осуществлялся на антисовпадениях с FOPI.,сильно фрагментированным детектором из пластика большой площади.

Измерение ГДР в реакции 209 Bi Pb Спектры фотонов, показывающие однофотонный (обычный) ГДР в системах отсчета, связанных с падающим тяжелым ионом (209 Bi) и ядром-мишенью 208Pb [8]. В системе координат, связанной с мишенью (сплошная гистограмма) ГДР не видно, что связано с большим Доплеровским уширением фотонов распада, но при переходе в системы отсчета, связанные с налетающим ионом Bi и мишенью Pb ГДР отчетливо видны. Параметры ГДР хорошо согласуются с сечениями (γ,n).

Спектры ГДР2 в ТАПС в мишени 208 Pb Измерения ГДР2 были сделаны в лаб. системе, углов º,разности энергий фотонов в плечах ТАПС меньше 6 МэВ. После вычитания фона(пунктирная кривая) резонансная энергия получена (25.6±1.0) МэВ в согласии с моделью гармонического осциллятора. Фитированная ширина найдена (5.8±1.6) МэВ. Оценка величины сечения ГДР2 в предположении, что 2-й фотон имеет аналогичное ГДР отношение ширин распада / = 0,017 for 208Pb, привела к 770 мб, т.е. более, чем в 2 раза больше, чем предсказывают расчеты. В тоже время они правильно дают величину сечения ГДР. Большое превышение экспериментальных сечений над теоретическими наблюдалось и других экспериментах. Новые теоретические подходы желательны для объяснения такой существенной разницы,

Сравнение параметров ГДР на основных и возбужденных состояниях ядер Как видно из сравнения параметров ГДР на холодных и горячих ядрах они аналогичны, за исключением ширины, сильно зависящей от возбуждения ядра. Погрешности ГДР горячих ядер значительно больше, чем холодных, Ситуация с деформацией горячих ядер требует более точных данных

ГДР,возбужденые тяжелыми ионами в изотопах Sn до энергий 600 МэВ при энергиях возбуждения изотопов Sn до 300 МэВ ЭВПС/ классическое фотоядерное ПС близко к 1, а выше близко к нулю. Зависимость Е РЕЗ от энергии аналогична ГДР на холодных ядрах Ширина Г увеличивается до энергии возбуждения изотопов ~ 250 МэВ до ~ 12 МэВ, затем остается постоянной в пределах ошибок до энергии 600 МэВ. Отмеченные особенности, повидимому, связаны с механизмом возбуждения коллективных состояний в высоко-энергичных квантовых системах, состоящих из конечного числа нуклонов. Кроме того, необходимо существенное повышение точности изучения ГР с тяжелыми ионами, в частности методом совпадений (γ,γ). Новым параметром ГДР в горячих ядрах является зависимость от величины вращательного углового момента J, который растет до энергии 100 МэВ.

Зависимость ширины ГДР от температуры. Сравнение с моделями Ширина ГДР в Sn and Pb от температуры Т [11]. Сплошные кривые: phonon damping model (PDM), пунктирные- thermal fluctuation model (TFM), штриховые: phenomenological. scaling model (PSM), штрих- пунктирные – collisional damping model (CDM)[12]. Экспериментальные погрешности большие, как и рзброс моделей

Заключение ГДР и ГДР2 были измерены в реакциях с тяжелыми ионами и пионных зарядово – обменных реакциях. Уже существует систематика «новых» резонансов хотя с большими погрешностями сравнительно с ГР на основных состояниях ядер. -- Найдены указания на существование ГР других мультипольностей, кроме ГДР, как и в обычных ГР. -- Необходимо повышение точности измерений ГР на возбужденных состояниях ядер, в частности посредством более широкого применения (γ,γ) совпадений -- Желательны новые теоретические подходы для объяснения большого превышения экспериментальных сечений над теоретическими