«Первые эксперименты по фотоделению ядер на пучке комптоновских фотонов»

В. Г. Недорезов, Институт ядерных исследований РАН, Москва

Памяти Г.Я.Кезерашвили

Реализация метода обратного комптоновского рассеяния

• 1963 – П.Арутюнян и др. EРФИ • 1964 – О.Куликов и др., ФИАН

• 1976 - Frascati (LADONE – ADONE)

• 1984 - Новосибирск (РОКК – 1,2 – VEPP 3,4)• 1988 – Brookhaven (LEGS - NSLS)• 1995 – Grenoble (GRAAL – ESRF )• 1998 – Osaka (LEPS - Spring-8)• 2000 – Duke (HIgS - )

Параметры установок.

. C.Schaerf. Production of Monochromatic photons by the annihilation of positrons in light elementsLNF-64-2 (1967).

L.Federich e.a. First Experimental Results From The Frascati Monochromatic And Polarized Gamma-ray Beam. Published in In *Rome 1979, Proceedings, Electron and Pion Interactions With Nuclei At Intermediate Energies*, 681-689.

R.Malvano e.a. Some Considerations On The Possibility Of Obtaining A Quasi-monochromaticPolarized Photon Beam From Laser - Electron Scattering In The Storage Ring Adone. 11 pp. LNF-67-48 (1967)

J.P.Bocquet e.a. The GRAAL project: A polarized gamma-ray beam at ESRF. Prepared forConference:C93-06-20 p.771-773 (1993).

D.Babusci e.a. Photodisintegration of light nuclei with the LADON photon beam. Few BodySyst.Suppl. 1 (1986) 383-391

M. Preger, B. Spataro (Frascati), R. Bernabei, M.P. de Pascale, C. Schaerf. Monochromatic AndPolarized Tagged Ladon Gamma-ray Beams.LNF-86/5-P. Nucl.Instrum.Meth. A249 (1986) 299

В.Г.Недорезов, Ю.Н.Ранюк. Фотоделение ядер за гигантским резонансом. Изд.Наукова думка, 1989.

Схема установки РОКК-2 на накопителе электронов ВЭПП-3.

TS - система мечения фотонов по энергии, М1 – M2 - магниты, L1 - L4 - квадрупольные линзы, w - кварцевое окно, L – лазер, АОМ – акустооптическиймодулятор, РС - ячейка Поккельса,

FD - детектор ядерных фрагментов,

CМ – очищающий магнит, SC, Х, Y, PC – мониторы пучка, TD – детектор полного поглощения фотонов.

Эксперимент РОКК (Новосибирск)Полное сечение фотопоглощения ядер актинидов

А.А.Казаков, Г.Я.Кезерашвили, Л.Е.Лазарева, В.Г.Недорезов, А.Н.Скринский,

А.С.Судов,Г.М.Тумайкин, Ю.М.Шатунов. Письма в ЖЭТФ, вып.10 (1984) 445. A = Z P + N N

СEBAF-2004

238-U 237-Np

237-Np

238-U

Фотоделение ядер с малой передачей энергии и импульсаНеупругий Комптон-эффект?

Неупругое рождение е+е- пар ?Расщепление фотона ?

Вероятность совпадений осколков деления с фотоном , регистрируемым в направлении вперед

Фото- и электроядерные процессы

Дельбрюковское рассеяние , Расщепление фотона в поле ядра

[Akhmadaliev, G.Y. Kezerashvili, S.G. Klimenko e.a. Phys.Rev.Lett. 89:061802, 2002.

Кулоновская диссоциацияМногофотонные обмены

b > bmin = Ri + Rt (incident + target)Поток виртуальных фотонов

Спектр виртуальных фотонов (интегрированный по b), Z = Zt

[X.Artru e.a. PL 40B (1972) 43]

beam

target

)(1)( min

2

b

fz

d

dn

1

22

2

b

ZF

?

Нелинейные эффекты КЭД. Многофотонные обмены.

Фото- и электроделение ядер — актинидов с малой

передачей энергии и импульса

Реакции под действием электронов и позитронов

Кулоновская диссоциация релятивистских ядер

Фотоядерные реакции на фемтосекундном лазере

SOURCE OF MONOCHROMATIC PHOTONS DRIVEN BY POSITRON IN-FLIGHT ANNIHILATION

USING INTERNAL TARGET OF THE STORAGE RING VEPP-3

L.Z. Dzhilavyan1, S.I. Mishnev2,V.G. Nedorezov1, D.M. Nikolenko2, I.A. Rachek2, D.K. Toporkov2,3

1 Institute for Nuclear Research RAS, Moscow2 Budker Institute of Nuclear Physics SB RAS, Novosibirsk

3 Novosibirsk State University, NovosibirskE-mail: dzhil@cpc.inr.ac.ruр.

EMIN-2012

Поиск узких резонансов (дибарионы, пентакварки ..) min = 250 кэВ

Нелинейные эффекты КЭД. (Фотоделение ядер...)

Экзотические ядра Эта-мезон , Изобара .... Взаимодействие нестабильных мезонов с ядрами.

Поиск векторного бозона А'

Энергия позитронов 600 МэВСветимость 6х1032 cm2

Бинирование 540 кэВ

При угле коллимации 5 – 10 мрад :

Y = 10-26 cm2 106 s 102 0 N/cm2 = 1/s

— мезонное ядро углерода А И Львов и др ФИАН

p

n

E = 600 MeV

Ep + E

n = m

Что такое гипер-ядро, дельта-ядро, эта-ядро и т. д.?

Ar, Xe, Kr ,U - струйная мишень

В.Г.Недорезов, Ю.Н.Ранюк.Фотоделение ядер за гигантским резонансом Наукова думка (1989).

Cпектр виртуальных фотоновlim

e(q2,W)

q2 0

Научный Совет по электромагнитным взаимодействиям РАН (с 2012 г. - секция Совета по релятивистской ядерной физике и физике тяжелых ионов)

Программа «Исследование ядерной материи и астрофизических процессов на пучках фотонов, электронов и релятивистских тяжелых ионов

В Программу научных исследований РАН на 2012-2018 годы (раздел «Ядерная физика») включен следующий пункт :

Исследование электромагнитных взаимодействий ядер и нуклонов, включая прецизионные измерения амплитуд фоторождения мезонов, спиновых структурных функций нуклонов, мезонов, гиперонов, легчайших ядер. Изучение нелинейных эффектов квантовой электродинамики на пучках электронов, позитронов, релятивистских ионов и фотонов от фемтосекундных тераваттных лазеров.

GRAAL

E=600÷1500 МeV

E=16 МeV

P100%

NOT IN SCALE

Energy spectrum of gamma beammeasured by tagging system

(trigger — spaghetti or thin monitor)

Random coincidencestrigger - spaghetti

No cuts

Coincidences betweeen plastics of thetagger

p > p

Ar LASER :

GREEN -UV 340 нм

RED - 514 нм

Curve - MAID-2001

p > 0+n

LASER :

GREEN -UV 340 нм

RED - 514 нм

Curve - MAID-2001

Total photoabsorption cross section for free proton (subtraction and summing methods) GRAAL-2008

Total photoabsorption cross section for the deuteron (subtraction and summing methods) GRAAL-2009

(normalized)

Black points – Armstrong 1972

Open triangles – GRAAL Subtraction method

Black triangles – GRAALSumming method

Partial and total cross sections on the proton (deuteron target)

Total photo-absorption cross section for 12С.

Crosses - GRAAL data,

full points – Bianchi e.a. [4]

open points - Mirazita e.a. [5]

“Universal curve” - full line.

Partial cross sections for one and double p and mesons photo-production on quasi-free proton (open dots) and quasi-free neutron (stars).

Free proton data are shown for comparison (open dots).

Фоторождение эта мезонов на легких ядрах

Мечение мезонов

Корреляционный анализ нуклонов отдачи [Mосква, EMIN-2001, p.170 ]

135 547 768 782 M, MeV

- Ядро – сумма квазисвободных нуклонов детектор + полная кинематика- Низкий уровень фона

simulation

Experiment Kinematics is not included

Number of the charged tracks in forward = 1Number of the neutral clusters in BGO = 2

20<theta<100

Данные по сечениям фотоделения и полным сечениям фотопоглощения на тяжелых ядрах указывают на вклады процессоввысокого порядка по деление ядер фотонами с малойпередачей энергии и импульса ?

Новые возможности : изучение взаимодействия нестабильных мезонов с ядрами («Меченые мезоны»)

Эксперименты на монохроматических пучках, получаемых разнымиметодами, будут востребованы.

Заключение:От прошлого к будущему