Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Харьковский национальный университет

Харьковский национальный университет

ИМ. В. Н. Каразина

КОРДА ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ

УДК 539.17

ТЕОРИЯ дифракционных ядерных ПРОЦЕССОВ

С УЧАСТИЕМ ДЕЙТРОНОВ, ЯДЕР трития, гелия и литий

01.04.16 физика ядра и элементарных частиц и высоких энергий

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

доктора физико-математических наук

Харьков 2001

Актуальность темы исследования.

Работа выполнена в Научно-техническом центре электрофизической обработки НАН Украины,. Харьков.

Научный консультант: | доктор физико-математических наук, профессор Бережной Юрий Анатольевич, Харьковский национальный университет им. Каразина, заведующий кафедрой теоретической ядерной физики.

Официальные оппоненты: | доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Лазурик Валентин Тимофеевич, Харьковский национальный университет им. Каразина, ведущий научный сотрудник;

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Созник Александр Петрович, Военный институт внутренних войск Министерства внутренних дел Украины., Г. Харьков, заведующий кафедры общеправовых дисциплин;

доктор физико-математических наук, профессор Харченко Владислав Федорович, Институт теоретической физики НАН Украины,. Киев, главный научный сотрудник.

Ведущая организация: | Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт" Министерства образования и науки Украины (Институт теоретической физики), г. Харьков.

Защита состоится "2" ноября 2001 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д .051.12 в Харьковском национальном универ-си-те-те им. Каразина по адресу: 61108, г.. & Nbsp; Харьков, пр. & Nbsp; Курчатова, 31, читальный зал библиоте-ки № 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Хар-КИВС-либо национального университета им. Каразина по адресою: 61077, г.. Хар-ков, м. Свободы, 4.

Автореферат разослан "27" сентября 2001

Ученый секретарь

диссертационного совета Письменецкий С.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Экспериментальные исследования процессов взаимодействия адронов и легких ядер с ядрами в области промежуточных энергий свидетельствуют, что дифференциальные сечения упругого рассеяния ядер имеют острый максимум в области малого угла рассеяния и характерную структуру - чередование максимумов и минимумов при росте угла рассеяния. Аналогичное поведение присуще угловом распределения интенсивности рассеянного света при дифракции в оптике, поэтому ядро-ядерное взаимодействие при энергиях 10-100 МэВ / нуклон, когда дебройливська длина волны налетающего ядра мала по сравнению с линейными размерами ядра-мишени, называют дифракционной ядерной взаимодействием.

Ядерная дифракция характеризуется значительно большим многообразием наблюдаемых процессов чем оптическая дифракция. Если ядерная частица, налетает, состоит из нескольких нуклонов или кластеров, энергия н связи которых гораздо меньше энергию взаимодействия, то вместе с процессами рассеяния будут также происходить процессы расщепления налетающих ядер на составные части и реакции срыва, когда некоторые части ядра поглощаются ядром -мишенню.

В составных ядер прежде всего относятся дейтроны, тритоны и Гелион, содержащие два и три нуклоны соответственно. Изучение дифракционной взаимодействия этих ядер с ядрами является важной и актуальной проблемой современной ядерной физики не только потому, что упомянутые ядра оказываются простыми малонуклоннимы системами, но и потому, что методы исследования, разработанные для этих ядер, можно непосредственно применять для анализа дифракционных ядерных процессов с участием легких ядер 6 Не, 6Li, 6Be, 8 Не, 9Li, 9Be, 11Li, 11Be, 14Be, 17B, внутренняя структура которых более сложная чем в дейтронов и тритонов, однако имеет кластерный характер.

Дифракционные процессы с участием адронов и легких ядер традиционноисследуют с помощью оптического потенциала, расчеты по которым верно воспроизводят экспериментальные данные, но не позволяют получать аналитические выражения для сечений. Альтернативным подходом является дифракционная теория, применяет формализм матрицы рассеяния. В этом подходе можно получать аналитические выражения для сечений и непосредственно учитывать внутреннюю структуру ядра, которое рассеивается.

Таким образом, важной и актуальной оказывается проблема разработки новых дифракционных методов и подходов для исследования влияния структуры ядер на их дифракционную взаимодействие с ядрами и построения общей дифракционной теории взаимодействия легких ядер с ядрами.

Св Связь работы с научными программами, планами, темами. Результа-ты, которые легли в основу диссертации, полученные при выполнении проектов Государственного фонда фундамен-тальных исследований № 2.4 / 416 "Теория взаимодействия легких ядер с ядрами" и проекта Министерства Украины по делам науки и технологий "компьютерные репликаторы и генно-ориентированное проектирования сложных компьютерных программ "по договору № 2/6 37-97 (номер госрегистрации 06.02 / 00130) в Научно-техническом центре электрофизической обработки НАН Украины, а также плановых бюджетных тем Харьковского национального университета им. Каразина "Взаимодействие легких ядер с ядрами в области промежуточных энергий" (номер госрегистрации 0194U018972) и "Теория многочастичных систем" (номер госрегистрации 0197U002489). При выполнении всех перечисленных тем диссертант был ответственным исполнителем.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является разработка новых физических, математических и комп ютерних подходов к качественному и количественному анализу внутренней структуры легких ядер, налетают, в различных дифракционных процессах и построение общей дифракционной теории взаимодействия легких составных ядер с ядрами в области промежуточных энергий. Осуществлению цели исследования способствовали такие сформулированы и разв связанные задачи.

Критически проанализировать существующий подход к построению теории дифракционной взаимодействия составных ядер с ядрами, с выяснить его недостатки и ограничения. Разработать новый подход, который позволил бы существенно упростить аналитические расчеты сечений различных процессов дифракционного взаимодействия составных ядер с ядрами, сделать их более наглядными и прояснить механизмы изучаемых процессов.

Применить развитый подход к изучению дифракционных процессов с участием малонуклонних ядерных систем. Получить аналитические выражения для дифференциальных и интегральных сечений процессов упругого и неупругого рассеяния и расщепления на две и три части дейтронов и трехнуклонных ядер ядрами.

Изучить различные физические модели учета внутренней структуры ядра 6Li, в которых рассчитать аналитические выражения для дифференциальных сечений упругого дифракционного рассеяния, а также получить аналитические формулы для интегральных сечений различных процессов взаимодействия ядер 6Li с ядрами.

Построить простые аналитические переставную симметричные волновые функции трехнуклонных систем, получить аналитические выражения для интегральных сечений различных процессов дифракционного взаимодействия трехнуклонных ядер с ядрами, инвариантные относительно перестановки координат нуклонов и с выяснить, как влияет переставная симметрия волновых функций на вероятности дифракционных процессов. < / p>

Разработать и внедрить комп Компьютерные методы анализа экспериментальных данных с применением генетических алгоритмов. Сравнить результаты теоретических расчетов с результатами предыдущих исследований и экспериментальными данными.

Об Объект исследования - ядро-ядерное взаимодействие в области промежуточных энергий.

Предмет исследования - дифракционные ядерные процессы с участием легких ядер.

Методы исследования. Для построения общей дифракционной теории взаимодействия легких составных ядер с ядрами, которая учитывает внутреннюю структуру частиц, налетают, применены дифракционное приближения с параметризацией Эриксона (T.E.O.Ericson) нуклон-ядерного матрицы рассеяния, реалистичные волновые функции относительного движения составных частей налетающего ядра и отвергнуто спинами и изоспина нуклонов. Физические модели учета внутренней структуры ядра 6Li предложены на основе предположения о независимости рассеяния нуклонов, которые содержатся в ядре 6Li. Переставную симметричные волновые функции трехнуклонных систем построены с помощью метода гиперсферических координат. Сравнительный анализ результатов теоретических расчетов с результатами предыдущих исследований и экспериментальных данных выполнена с применением метода генетического алгоритма.

Научная новизна полученных результатов. В диссертационной ра-бо-е впер ---- е доказано, что применение обычной процедуры учета внутренней структуры составных ядер накладывает дополнительное ограничение на переданный импульс центра масс налетающего ядра, существенно сокращает диапазон углов рассеяния, в рамках которого применима теория дифракционного взаимодействия составных ядер с ядрами. Разработана новая техника аналитических расчетов сечений, д связанных с конечностью расстояния между составными частями налетающего ядра, которая освобождает теорию от указанного ограничения. Обзор известный результат теории дифракционной дейтрон-ядерного взаимодействия.

Впервые развит метод визуализации алгебры нуклон-ядерных профильных функций (матриц рассеяния), который позволяет значительно упростить расчеты сечений различных процессов дифракционного взаимодействия составных ядер с ядрами, сделать их более наглядными и прояснить механизмы изучаемых процессов. Благодаря этому методу получены новые аналитические выражения для интегральных сечений различных процессов дифракционного взаимодействия трехнуклонных ядер с ядрами без учета кулоновского взаимодействия. В отличие от результатов предыдущих исследований, эти выражения содержат линейные члены по величинам радиуса трехнуклонных ядра и размытия поверхности ядра-мишени, которые можно независимо обратить в ноль.

Впервые предложено шесть физических моделей учета внутренней структуры ядра 6Li, в которых рассчитаны аналитические выражения для дифференцииать мо-гут быть использованы для планирования дальнейших экспе-ры-мен-таль ных исследований различных дифракционных и рефракционных эффектов в ядерных о-это-сах с участием легких стабильных и радиоактивных ядер в области про-между-ных энергий. Разработаны новые генетические алгоритмы можно применять для разв Обязательства сложных оптимизационных задач современной теоретической физики и таких важных для Украины задач, как создание новых биотехнологий, диагностики и лечения онкологических заболеваний, планирование оптимальных телефонных и электрических сетей.

Личный вклад соискателя. В работах [4,5,16] диссертантом разработан новый дифакцийний подход, который позволил с одного физического и математического точки зрения анализировать упругое и неупругое рассеяние и расщепление дейтронов и трехнуклонных ядер на две и три части ядрами. В работе [11] соискателем проведен теоретический анализ экспериментально измеренных сечений упругого рассеяния ядер 3Не яд-ра-ми 90Zr, 120Sn, 208Pb при энергиях 130 и 217 МэВ. В работах [3,14] автором предложен метод визуализации нуклон-ядерных профильных функций, с помощью которого найдены аналитические выражения для интегральных сечений различных процессов дифракционной тритон-ядерного взаимодействия. В работе [15] диссертантом построена новая модельную волновую функцию хюльтенивського типа основного состояния трехнуклонных ядра и рассчитаны аналитические выражения для интегральных сечений различных процессов взаимодействия трехнуклонных ядер с ядрами. В работах [1,10,13] соискателем предложено шесть физических моделей учета внутренней структуры ядра 6Li, рассчитанные аналитические выражения для дифференциальных сечений упругого дифракционного рассеяния, а также полученные аналитические формулы для интегральных сечений различных процессов взаимодействия ядер 6Li с ядрами, проведен сравнительный анализ экспериментальных данных из упругого рассеяния ядер 6Li ядрами 12С, 40Са и 90Zr при энергии 156 МэВ и ядрами 28Si при энергии 154 МэВ. В работе [9] автором проведен критический обзор методов исследования и рекинченнои величины размытия ядерной поверхности, поверхностного преломления волн, рассеиваются, и кулоновского взаимодействия, пренебрегая спинами и изоспина нуклонов.

В подразделе 1.1 представлены краткий обзор основных этапов становления и развития физических представлений о дифракционные ядерные процессы с участием нейтральных и заряженных бесструктурных частиц, а также простых составных ядерных частиц - дейтронов.

Далее излагается новая техника аналитических расчетов дифференциального сечения упругого дифракционного рассеяния дейтронов ядрами, которая позволяет подать амплитуду упругого рассеяния дейтронов в форме (пренебрегаем кулоновским взаимодействием и размытием поверхности ядра)

(1)

где K - волновой вектор дейтрона, что налетает; q - передан импульс центра масс дейтрона; R - радиус ядра-мишени.

Структурные факторы дейтрона A (q) и P (q) для простой волновой функции основного состояния дейтрона типа Юкавы имеют вид:

, (2)

где Rd - радиус дейтрона. В приближении qRd & lt; & lt; 1 выражение для P (q) упрощается: P (q) = Rd / 4. Таким образом, полученное в диссертации формула (2) является обобщением известного результата Ахиезера и Ситенко 1957

На рис. 1 кривые 1 и 3 демонстрируют зависимости A (q) и P (q) (2) от передачи импульса, кривая 2 - P (q) в приближении qRd & lt; & lt; 1. Видим, что с ростом q первый член в (1) быстро становится меньше второй и сечение начинает осциллировать как J02 (qR), а не как J12 (qR), что ограничивает область применимости теории Ахиезера и Ситенко. Прицельный параметр, для которого коэффициенты перед J1 (qR) и J0 (qR) в случае qRd & lt; & lt; 1 совпадают по абсолютной величине, составляет q1 = 1,272фм-1. Оскилко q = 2Ksin (/ 2), ограничения на q приводит к ограничению на угол рассеяния, в рамках которого применима теория Ахиезера и Ситенко. Предельный угол рассеяния для дейтронов с энергией 100 МэВ равен 125; для энергии 700 МэВ - 19 Предельная величина передаваемого импульса для величин A (q) и P (q), определенных формулой (2), равна q2 = 10,48фм-1. Для дейтронов с энергией100 МэВ соответствующий угол рассеяния 2180; для энергии 700 МэВ - 279, то есть полученные в диссертации формулы позволяют значительно расширить интервал рассматриваемых углов рассеяния дейтронов.

Анализ экспериментальных данных показывает, что новый метод расчетов влияет на величины параметров ядра-мишени: расчеты для произвольных qRd ведут к увеличению величины радиуса ядра R и величины, характеризующей преломления рассеиваемых волн на границе ядра и уменьшения величины размытия поверхности ядра d (рис. 2).

В подразделе 1.2 кратко представлен обзор основных этапов становления и развития физических представлений о неупругие дифракционные ядерные процессы с возбуждением коллективных состояний ядер, не имеющих прямой аналогии в оптике.

На основе подхода, который позволяет из единого физического и математического точки зрения анализировать упругое и неупругое дифракционное рассеяние дейтронов ядрами, и используя новую технику аналитических расчетов, разработанную в подразделе 1.1, добыто аналитическое выражение для амплитуды рассеяния дейтронов с возбуждением низколежащих колебательных состояний в ядрах (рис. 3а). Благодаря тому, что амплитуда упругого дейтрон-ядерного рассеяния определяется производной от нуклон-ядерного профильной функции (матрицы рассеяния), которая имеет острый максимум в поверхностной области ядра, неупругое дейтрон-ядерное рассеяние является поверхностным процессом, влияние кулоновского взаимодействия на амплитуду которого оказывается малым.

Рис. 3а показывает, что сечения упругого и неупругого дейтрон-ядерного рассеяния в рассматриваемом случае, осциллируют в противофазе друг с другом. Этот факт является следствием дифракционного правила фаз, сформулированного для сечений упругого и неупругого нуклон-ядерного рассеяния.

В подразделе 1.3 кратко представлен обзор основных этапов становления и развития физических представлений о процессах дифракционного расщепления на составные части легких составных ядер, что налетают. Такие процессы могут происходить вместе с упругим и неупругим рассеянием и не имеют аналогии в оптике.

Наоснове подхода, который позволяет из единого физического и математического точки зрения анализировать упругое дифракционное рассеяние и дифракционное расщепление дейтронов в поле ядра, получено аналитическое выражение для распределения по углу вылета центра масс системы нейтрон-протон при дифракционном расщеплении дейтронов ядрами. Пренебрегая кулоновским взаимодействием, это выражение можно представить в форме:

,

,,. (3)

Рис. 3б демонстрирует дифференциальное сечение дифракционного расщепления дейтронов как функцию угла рассеяния центра масс системы нейтрон-протон. Поскольку в области малых углов рассеяния кулоновское расщепление доминирует, кулоновское взаимодействие существенно влияет на поведение сечения расщепления.

Разрезы упругого рассеяния (рис. 3а) и расщепление (рис. 3б) осциллируют в фазе друг с другом. Это позволяет сделать вывод о том, что процесс дифракционного расщепления дейтронов в поле ядра является квазипружного ядерным процессом и имеет квазиклассических характер.

В подразделение 1.4 на основе подхода, который позволяет из единого физического и математического точки зрения анализировать упругое и неупругое дифракционное рассеяние и расщепление дейтронов в поле ядра, получено аналитическое выражение для распределения по углу вылета центра масс системы нейтрон-протон при дифракционном расщеплении дейтронов с возбуждением низколежащих колебательных состояний в ядрах (неупругое дифракционное расщепление).

Как и в случае неупругого дейтрон-ядерного рассеяния, неупругое дифракционное расщепление представляет собой поверхностный процесс, влияние кулоновского взаимодействия на амплитуду которого является малым (рис. 3б).

Рис. 3б свидетельствует, что сечения упругого и неупругого расщепления дейтронов ядрами в рассматриваемом случае осциллируют в противофазе друг с другом, что является подтверждением дифракционного правила фаз. Таким образом, дифракционное правило фаз подтверждается не только для рассеяния точечных частиц ядрами, но и для рассеяния и расщепления дейтронов в поле ядер.

Разрезы упругого рассеяния (рис. 3а) и неупругого расщепления (рис. 3б) осциломют в фазе друг с другом. Это позволяет сделать вывод о том, что процесс неупругого дифракционного расщепления дейтронов в поле ядра представляет собой квазинепружний ядерный процесс.

В подразделе 1.5 кратко представлен обзор основных этапов становления и развития физических представлений о механизмах инклюзивных реакций передачи нуклонов, которые могут происходить вместе с упругим и неупругим рассеянием и расщеплением легких составных ядер, что налетают, и не имеют аналогии в оптике.

Доказано, что инклюзивное реакция дейтронного срыва происходит частично в тонком шаровом слое радиуса R и

Загрузка...

Страницы: 1 2 3