Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6
1,2 Н.У. Эшбеков,1 Б. Шағырбаев, 1,2 Б. Мәуей, 1 Ж.Б.Сексембаев Кулондық барьерлi энергияда 16O ионының 11B ядросындағы серпiмдi
шашырауын зерттеу
1Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетi, Астана қ, Қазақстан
2Ядролық физика институты, Астана филиалы, Астана қ, Қазақстан
Бұл жұмыс ДЦ-60 үдеткiшiнде жасалынды. Оттегi үдетiлдi және оған нысана ретiнде 11B қолданылды. Шашыраған бөлшектердiң энергетикалық спектрлерiн тiркеу үшiн жартылай өткiзгiштi қалыңдығы 100 мкм болатын ORTEC
фирмасынан шыққан кремнилi детекторы пайдаланылды.
Эксперименталдық мәлiметтер ECIS-88 программасының көмегiмен тұжырымдалынып, оптикалық потенциалдық параметрлерi автоматты түрде iзделiндi. Оттегi ионының 11B ядросында серпiмдi шашырауының дифференциалдық
қимасы алынды. Оптикалық модель аясында тұжырымдалынып, 16O + 11B жүйесi үшiн потенциалдық оңтайлы параметрлерi табылды.
Кiрiспе
Қазiргi ядролық физиканың негiзгi мәселелерiнiң бiрi ядро-ядролық әсерлесудiң сипаттамаларын анықтау болып табылады. Ядролық реакциялардың қималарын және соқтығысатын ядролық жүйелердiң құрылымдық сипаттамаларын есептеу үшiн ядроаралық
әсерлесу потенциялдарының параметрлерi мен олардың құрылымдық табиғатын бiлуiмiз қажет. [4] 11B және 16O ядролары сияқты салыстырмалы жеңiл ядролардың 0,4-1,75 МэВ/нукл энергиялық диапазонында әсерлесу кулондық барьерге жақын немесе одан төмен
энергияларда жүредi. Соқтығысатын ядролардың бiр-бiрiне терең енуiне кулондық тебiлiс керi әсер тигiзедi, әсерлесу беттiк сипатқа ие болады және соқтығысатын жүйелердiң
радиустарының қосындысына тең қашықтықтағы ядроаралық патенциялдың сипаттамасымен анықталады.
Сонымен қатар, химиялық элементтердiң ғаламшардағы таралу мәселелерiн дұрыс шешуге ауыр иондардың жеңiл ядролармен әсерлесу процесiндегi жеңiл элементтердiң синтезделу
реакциясын зерттеу көмектеседi. Элементтердiң таралуын дұрыс болжау үшiн белгiлi бiр химиялық элемент пайда болуымен аяқталатын реакциялар тiзбегiн зерттеуiмiз қажет.
Осыған байланысты, ядролық реакциялардың жүру жылдамдығын есептеу үлкен маңызға ие. Аталған ядролық реакциялардың жүру жылдамдықтарын анықтауға эксперименттiк
қималар негiз болып табылады.
Эксперименттiң қойылу әдiсi
16O+11B серпiмдi әсерлесу жүйесi ДЦ-60 үдеткiшiнде жүргiзiлдi. 16О ауыр ионы 1,75 МэВ/нукл энергиямен 11B нысанасына бағыттала үдетiлдi. Үдетiлу тогы төменгi бүрыштар
үшiн орташа шамамен 15-20 нА, ал жоғарғы бұрыштарға 155-160 нА болды. Эксперимент RC-43 көпсалалы реакционды шашырау камерасында 10o-70o бұрыштар аралығында
зертханалық жүйеде жасалынды. Бөлшектердiң шашырауы 100 мкм болатын ORTEC фирмасының кремнилi детекторымен тiркелiндi және заманауи электроника жүйесi көмегiмен шашырау спектрлерi алынды. Спектрлiк талдау үшiн MAESTRO компьютерлiк
программасы қолданылды. 1-суретте спектрлердi алудың ретi көрсетiлген. [2]
Д - детектор АК - алдыңғы күшейткiш СК - спектрометрлiк күшейткiш АСТ - аналогтiк сандық түрлендiргiш
Сурет 1. Экспериментте қолданылған спектрдi алудың блок - схемасы.
Серпiмдi шашырау қимасын өлшеу
160
Эшбеков Н.У., Шағырбаев Б.,... .
Суреттi анықтап қарасақ, 11B(16O,16O)11B - серпiмдi шашырауының дифференциялдық қимасы төменгi бұрыштарда резорфорд қимасымен сәйкес келетiндiгiн байқаймыз. [3]
2 - суретте эксперимент нәтижелерi серпiмдi шашыраудың дифференциалдық қимасы түрiнде көрсетiлген.
Сурет 2. 28 МэВ энергияда оттегi ионының 11B ядросында шашыраудың бұрыштық таралуы.
Оптикалық модельмен тұжырымдау
Ядроның оптикалық моделiн негiзге ала отырып серпiмдi шашырауды зерттеуде және бөлшектер мен атом ядролары арасындағы әсерлесу потенциалдары туралы жақсы
мәлiметтер алуда осы әдiс неғұрлым сенiмдi болып табылады.
Оптикалық модель қабықшалы модель сияқты бiр бөлшектiк болып табылады. Ол бiр бөлшектiң басқа барлық ядро нуклондарының әсер ету өрiсiндегi қозғалысын қарастырады.
[1]
Оптикалық модель аясындағы серпiмдi шашырау Шредингердiң толқындық теңдеуiмен сипатталады, ал серпiмсiз каналдардың әсерi соқтығысатын ядролар арасындағы әсерлесу
потенциалына жалған жұтылған бөлiктi феноменологиялық енгiзумен есепке алынады.
Осылай қарастырудың арқасында көпбөлшектiк жүйеден, ядродан, шашырау есебi жеңiлдеу процес - комплекстiк оптикалық потенциал өрiсiнде шашырауға әкелiнедi, оның формасы жiне шамасы модель параметрлерi мен эксперименттiк нәтижелердi оптимизациялау арқылы
анықталады. Мұндай әдiс Шредингер теңдеуiн шешумен байланысты.
мұндағы - бөлшектiң толқындық функциясы - ядролық потенциал, Е - бөлшектiң орталық масса жүйесiндегi энергиясы, - бөлшектiң және ядро-нысананың келтiрiлген массасы.
Комплекстiк потенциал - ретiнде Вудс-Саксон потенциалы алынады, көлемдiк жұтылу үшiн
немесе беттiк жұтылуда 161
Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6
Мұндай потенциалдық ядролың бөлiгi V0-негiзгi және W0-жалған бөлiктермен, аi- диффузиялықпен, R = r0 A1/3 потенциал радиусымен сипатталады, мұндағы А - нысана
ядроның массасы. VC (r) - кулондық потенциал, Rc = 1,45 A1/3Фм радиусты бiртектi зарядталған сфераның потенциалы ретiнде алынған. r - ядро ортасы мен үдетiлген бөлшектiң
арасындағы қашықтық.
11B(16O,16O)11B - серпiмдi шашырауы бойынша эксперименттiк мәлiметтердi талдау
Шығу каналының толқындық функциялары әсерлесудiң оптикалық потенциалынан алынды, олардың параметрлерi ECIS 88 программасын қолдану арқылы, 16O ионының 11B ядросынан серпiмдi шашырау мәлiметтерiн талдаудан алынған. Сонымен қатар оптикалық
потенциалдық алғашқы үлгi ретiнде параметрлерi [5] - әдебиетiнен алынды.
Кесте 1. 16O+11B жүйесi үшiн патенциалдық оңтайлы параметрлерi.
E, MeV V, MeV rv, fm av, fm W, MeV rv, fm av, fm
28 100 2.64 0.48 25 2.80 0.26
28 100 1.4 0.909 30 1.4 0.889
Қорытынды
Оттегi ионының 11B ядросымен әсерлесу қимасы ядролық мәлiметтер базасын толықтырып, осы бағыттағы зерттеушiлерге пайдалы болып табылады. Оптикалық модель негiзiнде алынған кулондық барьерге жақын энергиядағы әсерлесу параметрлерi алғаш рет алынып
отыр және олар ядро-ядролық әсерлесудiң құрылымдық сипатын бередi.
ӘДЕБИЕТТЕР
1. Hodgson P.E. The nuclear optical model //Rep. Of Progress in Physics. 1971.V.34. P.765-819.
2. К.Н. Мухин. Экспериментальная ядерная физика. Том 1 - Физика атомного ядра. Москва:
Энергоатомиздат,1983.
3. England J.B.A. et al. Optical model analysis of the ellastic scattering of 20-24 MeV α-particles by 12C, 14N, 16O, and 20Ne. Nucl.Phys., 1977, v.A28, N 1 , p.29-40.
4. Baktybayev M.K., Burtebayev N., Burtebayeva J.T., Duisebayev A., Kerimkulov Zh.K., Koloberdin M.V., Zazulin D.M., Amangeldy N., Degtiarev V.V., Dziubin V.N., Sakuta S.B., Artemov S.V., Radyuk G.A. 16O + 16O elastic scattering at 28 MeV // Book of abstracts of the
seventh international conference "Modern problems of nuclear physics", 22-25 September 2009, Tashkent, Uzbekistan, p.72.
5. G.Delic. NUCLEAR REACTIONS 11B(16O, 16O),E=27,32.5 MeV; calculated σ(θ), deduced optical model.
Эшбеков Н.У., Шағырбаев Б., Мәуей Б., Сексембаев Ж.Б.
Исследование упругого рассеяние ионов 16O на ядре 11B при энергии кулоновского барьера Данная работа выполнена на базе ускорителя тяжелых ионов ДЦ-60 ИЯФ НЯЦ РК (г. Астана). Циклотрон ДЦ-60
может производить интенсивные пучки тяжелых ионов от лития (Li) до ксенона (Xе) с энергией от 0.35 до 1.77 МэВ/нуклон. В качестве мишеней был использован бор. Энергетические спектры рассеянных частиц регистрировались
полупроводниковыми детектором из кремния фирмы ORTEC с толщиной чувствительного слоя 100 мкм.
Анализ экспериментальных данных по упругому рассеянию в настоящей работе выполнялся в рамках метода связанных каналов по программе ECIS-88, в которой предусмотрен автоматический поиск параметров оптического потенциала.
162
Эшбеков Н.У., Шағырбаев Б.,... .
Полученные дифференциальные сечения упругого рассеяния ионов кислорода на ядре 11В анализировались в рамках оптической модели. Были получены оптимальные параметры потенциала взаимодействия для системы 16O + 11B.
Eshbekov N.U., Shagyrbaev B., Mauyey B., Seksembaev Zh.B..
Study of elastic scattering of 16O ions on 11B nuclei at Coulomb barrier energy
This work was done on the base of the heavy ion accelerator DC-60 in the Institute of Nuclear Physics of National Nuclear Centre of RK (Astana). The cyclotron DC-60 can produce intensive beams of heavy ions from lithium (Li) to xenon (Xe) with
the energy from 0.35 to 1.77 MeV/nucleon. Boron field were used as the target. Energy spectra of the scattered particles were registered by semiconductor silicon detector of ORTEC firm with the sensitivity layer thickness of 100 mkm [2].
The analysis of the experimental data on elastic scattering in the present work was carried out within coupled channel approach by ECIS-88 code where auto search of optical potential parameters is embedded.
The obtained differential cross sections of elastic scattering of oxygen ions with 11В nuclei were analyzed within optical model.
The optimal parameters of the interaction potential were obtained for 16O + 11B system.
Редакцияға 11.10.2011 қабылданды Басылымға 17.10.2011 жiберiлдi
163
