Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Н.П. Юдин - Частицы и атомные ядра (1120562), страница 64
Текст из файла (страница 64)
6.32. Поляриэвционные колебания ядер. Слева электрические дипольные колебания (Я!), в центре — электрические кввдрупольные (_#_2), справа— магнитные дипольные (М!) 325 6! О. Коллективные еозбузкдения ядер 20 35 15 25 ЗО Энергия фотона, Мзй Ряе. 6.33.
Гигантский ляпояьный резонанс в сечении поглощения фотонов каром пС ниях поглощения фотонов ядрами, располагается при энергиях 13 — 25 МэВ (рис,6.33). Ширина резонанса несколько МэВ. Помимо поляризационных Е1-колебаний в ядрах могут возникать и полярнзационные колебания другого типа.
Так, на рис.6.32 в центре и справа показаны электрические квадрупольные (Е2) и магнитные дипольные (М!) колебания (последние также называются нозкничными). Показаны крайние положения протонной и нейтронной составляющих ядра в процессе этих колебаний (они двигаются в противофазе и меняются местами через половину периода). В процессе поляризационных Е2-колебаний происходит изменение электрического квадрупольного момента как протонной, так и нейтронной жидкостей. В процессе поляризационных М1-колебаний этих жидкостей меняется магнитный дипольный момент. Все описанные типы колебаний характеризуются участием большого числа нуклонов.
Их называют мультинольныии гигантскими резонансами. Для описания гигантских резонансов можно использовать модель двухкомпонентной ядерной жидкости, позволяющую рассчитать собственные энергии нейтрон-протонных поляризационных колебаний. В этой модели нейтроны и протоны рассматриваются как две взаимопроникающие сжимаемые жидкости, находящиеся внутри фиксированной ядерной поверхности. В основном состоянии обе жидкости равномерно распределены по объему ядра, так как ядерные силы благоприятствуют однородному перемешиванию нейтронов и протонов. Электромагнитное поле возмущает это равновесное распределение, поэтому при поглощении 7-кванта возникают колебания плотностей нейтронной и протонной жидкостей (поляризационные колебания), которые и проявляются как 326 Глава 6.
Атомные ядра — связанные сисгяемы нунлонов широкие пики (гигантские резонансы) в сечениях реакций под действием фотонов (фотоядерных реакций). 5 11. Экзотические ядра К экзотическим ядрам относятся ядра, сильно перегруженные протонами или нейтронами. Ускорители 50-60-х гг. прошлого века давали в основном пучки легких ионов: протонов, дейтронов, а-частиц, с помощью которых исследовались отдельные квантовые состояния ядер с малым угловым моментом н ядерные реакции, связанные с передачей одного или двух нуклонов. На современных ускорителях стало возможно изучать крупномасштабные коллективные движения, обусловленные кардинальной перестройкой ядерного вещества, — такие процессы, как глубоконеупругие столкновения и слияния тяжелых ионов. Для исследования свойств экзотических ядер во многих случаях нужны пучки радиоактивных «дер, ускоренные до энергии десятки и сотни МэВ.
Улучшение техники ионных пучков и методов сепарации короткоживуших изотопов, образующихся в результате ядерной реакции, существенно расширило число исследованных ялер, и в некоторых областях 1тЯ-диаграммы атомных ядер (рис.6.1) обнаружены ядра, расположенные на границах нуклонной стабильности. В двух областях (Я = 51-55 и л = 69-83) была обнаружена протонная радиоактивность — непускание протонов из основного состояния ядра, что точно устанавливает границу Вр — — О. Обнаруженные протоноизбыточные атомные ядра практически вплотную приблизились к границе протонной стабильности.
Для нейтроноизбыточных ядер ситуация существенно иная. Между линией В„= 0 и уже обнаруженными ядрами существует большое белое пятно — область пока не обнаруженных нейтроноизбыточных ядер. В лабораторных условиях получать ядра вблизи границы стабильности сложно из-за малых сечений образования этих ядер и коротких периодов полураспада.
В настоящее время методы сепарации и детектирования образующихся в результате ядерных реакций экзотических ядер достигли такого совершенства, что основные характеристики атомных ядер— масса, период полураспада, основные каналы распада — могут быть получены на основе анализа небольшого их числа. Метод сепарации на лету позволяет получать моноизотопные пучки ядер вплоть до урана. Появились новые экспериментальные методы изучения свойств атомных ядер — комбинации ускорителей с ионными ловушками для низкоэнергичных ионов и накопительные кольца для ионов низких и средних энергий. Существенный прогресс в изучении ядер с необычным отношением 1т/д — экзотических ядер — связан с возможностью накопления высокоэнергичных вторичных пучков радиоактивных ядер и изучения реакций на этих пучках. До недавнего времени экспериментальные возможности для радиоактивных ядер ограничивались изучением таких их характеристик, как в ! !.
Экзотические ядра Радиоактивные пучки Используется два основных метода получения пучков радиоактивных ядер, ° Метод! ВОЬ (1зогор Берагаг!оп Оп Ьпе). я Метод 1п-Н!ВЬ1 (метод фрагментации ускоренных ионов на мишени). Толстая Сепааатол Ускоритель мюиегп, Эксперимент Эксперимент Сепаратор продуктов реакции Ускоритель Эксперимент Эксперимент Сепаратор изотопов В первом методе (метод!БОЦ в результате бомбардировки ускоренным пучком толстой мишени в ней образуются радиоактивные ядра в широком диапазоне А и Я. Образовавшиеся ядра затем извлекаются и могут быть использованы в прецизионных экспериментах с низкими энергиями (!0-500 кэВ) или ускорены во втором ускорителе.
Во втором методе (метод!и-Рйййг) используется тонкая мишень. При этом образуются ядра, летяшие в том же направлении, что и первоначальные бомбардируюшие ядра, и имеюшие энергии, близкие к энергии первичного пучка. Таким образом, отпадает необходимость последуюшего ускорения ядер. Для дальнейшего исследования с помощью электромагнитных сепараторов выделяют из образующихся продуктов ядра с исследуемыми А и Я. Этот метод оптимален для получения вторичных пучков короткоживущих ядер с периодом полураспада от !00 нс. В этом методе также часто используется вторичное ускорение радиоактивных пучков. масса, период полураспала, основные каналы распада.
Пучки радиоактивных ионов с энергиями от 1 МэВ/нуклон до ! ГэВ/нуклон дают более детальную информацию об атомных ядрах. Изучение экзотических ядер дает свеления об атомных ядрах, находящихся в экстремальных условиях. В таких ядрах изменяется соотношение между кулоновским и ядерным 328 Глава 6. Агномные ядра — связанные снсгнеыы нуклоное взаимодействием, характерное лля стабильных ядер, что приводит к появлению новых, необычных свойств. Исследования с экзотическими ядрами развиваются по двум основным направлениям. 1.
Получение, детектирование и изучение свойств ядер, удаленных ат долины стабильности. 2. Получение и использование пучков радиоактивных ядер, как одного из эффективных методов изучения свойств экзотических ядер. Выделим в качестве примера две проблемы, интенсивно исследуемые в последние голы. В экспериментах с ядрами, сильно перегруженными нейтронами или протонами, впервые удалось обнаружить различие в распределении нейтронов и протонов в поверхностном слое ядра. В частности, оказалось, что в отличие от ядер, расположенных вблизи долины стабильности, в экзотических ядрах зарядовое и массовое пространственные распределения не совпадают.
Были обнаружены гало-ядри, имеющие пространственное распределение ядерной материи, существенно превышающее обычные размеры атомных ядер В 1,2Ацз Фм. Этот результат стимулировал развитие новых методов исследования ядерной периферии ядер долины стабильности. В экспериментах с аннигиляцией медленных антипротонов было показано, что величина отношения М/Я на периферии ядра зависит от энергии связи нейтронов.
Другая интенсивно исследуемая проблема — как проявляются обнаруженные для ядер долины стабильности магические числа в экзотических ядрах? В области ядер 1т" = 20 неожиданной оказалась нестабильность дважды магического ядра мО (Я = 8, 1У = 20). Исследование распадных характеристик ядер вблизи 448 дало первую информацию о существовании деформированных ядер с Ж = 28. Были получены ядра ы Ге, 4зМ с экстремальным отношением Ж/Я. Получено самое тяжелое дважды магическое самосопряженное ядро '~$п (Я = Лг = 50).
Эти новые явления, обнаруженные для экзотических ядер, формируют новый взгляд на атомные ядра, позволяют глубже понять ядерную динамику, что делает экзотические ядра предметом приоритетных исследований. Ответы на какие вопросы мы ожидаем получить, изучая экзотические ядра? 1. Какова область существования атомных ядер? С этой целью исследуются наиболее тяжелые из полученных в настоящее время сверх- тяжелых ядер. Исслелуются ядра вблизи границ энергий отделения протона Вр — — 0 и нейтрона В„= О. Исследование атомных ядер вблизи этих границ позволит ответить на вопрос: существуют ли компактные области устойчивых ядер вне этих границ, и каковы возможные причины существования таких областей. 329 9 12.
Сверхтязкевме ядра 2. Существуют ли в области экзотических ядер те же самые магические числа, как и для ядер долины стабильности? Ответ на этот вопрос особенно важен, так как позволит получить дополнительную информацию о форме атомных ядер, и в частности о супердеформированных в основном состоянии ялрах. До сих пор супердеформированнные ядра были обнаружены лишь в возбужденных состояниях. Для экзотических ядер возможно появление новых магических чисел, обусловленное сильно леформированными состояниями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
