Ширина Гигантского Дипольного Резонансасредних и тяжёлых ядер

И.М. КапитоновФизический факультети НИИЯФ МГУ

Что будет пониматься под шириной ГГигантского Дипольного Резонанса (ГДР)?

Е

Е

Е

Г𝟏

1

1

1/2

1/2 Г𝟐

Г𝟑

Г энергетический интервал, внутри которого сечение превышает половину его максимального значения

Ширина ГДР меняется в широких пределах: 4 – 30 МэВ

Она минимальна в сферическихядрах с заполненными оболочками. Для них ГДР представим одиночным резонансом с «магической» шириной

4 – 5 МэВ.У остальных ядер ГДР уширяется за

счет различных эффектов.

Факторы, формирующие ширину ГДР легких (до А 40 – 50) ядер,

достаточно хорошо известны

Главным фактором увеличения ширины ГДРпо сравнению с магической в легких ядрах (число нуклонов до 50) является конфигурационное расщепление расщепление Е1-переходовиз разных оболочек

𝝈𝜸

𝑬𝜸0

A

Б

A

Б

1f2p

1d2s

1p

С этой целью в области массовых чисел 40

были проанализированы около 200 экспериментальных фотоядерных сечений для более чем 120 нуклидов, а также данные о свойствах основных

и низколежащих состояний этих нуклидов

В отличие от лёгких ядер природа ширины ГДР

средних и тяжелых ядер (А 40 – 50) не вполне очевидна и нуждается

в дальнейших исследованиях

Основной источник информации – Центр Данных Фотоядерных

Экспериментов (CDFE) НИИЯФ МГУ

Был проанализирован весь экспериментальный материал по сечениям фоторасщепления

атомных ядер. Использовались данные

экспериментов, как с тормозными, так и с квазимонохроматическими

фотонами.

Г = 10 МэВ

𝐂𝐮𝟐𝟗𝟔𝟓

𝐀𝐬𝟑𝟑𝟕𝟓

Г = 8,1 МэВ

Г = 8,4 МэВ

Г = 5,5 МэВ

𝐒𝐦𝟔𝟐𝟏𝟓𝟒

𝐔𝟗𝟐𝟐𝟑𝟖

𝐂𝐬𝟓𝟓𝟏𝟑𝟑

Примеры:

Г = 7,0 МэВ

Магическая ширина

Получена следующая систематика ширин ГДР ядер с А40

Сравним экспериментальные ширины гигантского резонанса

с экспериментальными модулями параметров статической квадрупольной

деформации ядер

Ширина ГДР ядер с А=40-239

Рассмотрим ситуацию для ядер с А 120,

где имеет место корреляция между ширинами ГДР и модулямипараметров деформации ядер

𝜎 𝛾 𝜎 𝛾𝜎 𝛾

𝐸𝛾 𝐸𝛾 𝐸𝛾0 0 0

δ=0 δ>0δ<0

В несферическом аксиальном ядре возникают две расщепленные по частоте (энергии) моды Е1-колебаний,

что приводит при большом параметре деформации к двугорбой форме ГДР (эффект Даноса–Окамото)

0,285

0,204

0,152

0,131

0,093

Влияние несферичностина форму

гигантского резонанса изотопов неодима

Saclay

Saclay

Влияние несферичностина форму

гигантского резонанса изотопов самария

Ширина ГДР несферического ядра дается выражением

,

где МэВ – ширина ГДР сферического ядра, а – уширение ГДР за счёт деформации.

При этом тем больше, чем больше,расщепление по энергии

двух деформационных мод ГДР, а это последнее пропорционально

Проверим степень корреляции между уширениями

гигантского резонанса и модулями параметра деформации

в области А 117

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, МэВ

Экспериментальные ширины ГДР ядер с А 117

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, МэВ

Экспериментальные ширины ГДР ядер с А 117

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, МэВ

Добавляем (чёрные точки) ширины ГДР, рассчитанные по подгоночной формуле МэВ

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, МэВ

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, МэВ

Добавляем (синие точки) ширины ГДР, рассчитанныепо подгоночной формуле МэВ

для нестабильных ядер с А 200 – 229

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, МэВ

100 120 140 160 180 200 220 2404

5

6

7

8

9

Массовое число А

Шир

ина

ГД

Рна

пол

овин

е вы

соты

, М

эВ

Ширины ГДР ядер с А = 116 -239

- ширины фотоядерных сечений,- ширины из параметров деформации

Ширины ГДР рассчитывались из параметров деформации с помощью соотношения

МэВ

Мы видим, МэВчто подгонку под эксперимент

даёт выражение МэВ.В то же время использование

хорошо известной зависимостимежду радиусом ядра R и энергией Е

гигантского резонанса: МэВ МэВ

даёт для уширения ГДР аппроксимацию МэВ.

ВыводОсновным фактором увеличения ширины ГДР

тяжёлых ядер (А 120) по сравнению с магической (4 – 5 МэВ) является

отклонение формы ядра от сферической(эффект Даноса–Окамото)

и это увеличение пропорционально модулюпараметра деформации

Область массовых чисел 40 – 120

30 40 50 60 70 80 90 100456789

1011121314

Шир

ина

ГДР,

МэВ

30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

Массовое число А

Мод

уль

пара

мет

ра

деф

орм

ации

В области А = 40 – 100 корреляция между шириной ГДР и модулем параметра деформации отсутствует

Для ядер с А = 40 – 100 корреляция между и отсутствует, что исключает эффект Даноса–

Окамото как главный фактор уширения ГДР ядер этой массовой области. Ядра указанной

области относятся к относительно мягким вибрационным ядрам, форма многих из них

близка к сферической. В таких ядрах ГДР уширяется за счёт связи

Е1-колебаний с колебаниями ядерной поверхности, прежде всего квадрупольными, т. е. за счёт диполь–квадрупольного трения.

Для учёта диполь-квадрупольного трения в формировании ГДР вибрационных ядер

используется динамическая коллективнаямодель (Le Tourneux J., Weber H.J.,

Huber M.G., Greiner W., Danos M., 1965-1967). Этот учёт приводит к расщеплению

коллективного Е1-возбуждения на ряд переходов, число которых и их энергетический

разброс тем больше, чем «мягче» ядро (сильнее диполь–квадрупольное трение).

Возникающий при этом разброс Е1-переходов и определяет уширение ГДР в немагических ядрах.

эксперимент

1p1h - расчёт

1p1h + квадрупольные фононыJ.B. Seaborn, D. Drechsel, H. Arenhövel, W. Greiner.Phys. Lett., 23, 576, 1966

Сечение фотопоглощения(сумма фотонуклонных сечений),

НИИЯФ МГУ

60Ni

Иллюстрация влияния поверхностных (квадрупольных)колебаний на структуру и ширину ГДР

Сравнение экспериментальных ширин ГДР (тёмные точки) с ширинами ГДР, предсказываемыми

динамической коллективной моделью (светлые точки и треугольники)

– магическая ширина

4 МэВ

Из сравнения экспериментальных и теоретических данных следует, что в интервале

массовых чисел А 40 – 120 диполь–квадрупольное трение является

основным фактором увеличения ширины ГДР по сравнению с магическим значением 4 МэВ.

В указанном интервале массовых чисел за счет этого трения ширина ГДР

в среднем возрастает на 3 – 5 МэВ. Оставшаяся часть экспериментальной ширины может быть приписана магической ширине .

Вывод

Благодарю за внимание !