Экзотика в резонансном рассеянии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат физико-математических наук Рогачев, Григорий Владимирович

• Рогачев, Григорий Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Рогачев, Григорий Владимирович

1 Введение

2 Метод обратной геометрии и толстой мишени

2.1 Упругое рассеяние частиц с нулевым спином.

2.2 Принципиальная схема наблюдения резонансов в обратной геометрии с толстой мишенью.

2.3 Кинематика упругого рассеяния.

2.4 Эффективность метода.

2.5 Энергетическое разрешение.

2.6 Фон, другие процессы.

2.7 Перевод функции возбуждения из лабораторной системы в систему центра.

3 Исследование а - кластерных состояний легких ядер

3.1 Исследование высоко лежащих «-кластерных состояний ядер

160, 20Ке, 22Ые, 24Мё.

3.1.1 Эксперимент по измерению функций возбуждения 12С,

160, 180, 20Ме + а

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экзотика в резонансном рассеянии»

Физика экзотических ядер, т.е. ядер, лежащих вблизи и за границами ядерной стабильности, является одной из самых интересных и быстро развивающихся областей ядерной физики. Общие соображения о том, что недоступные ранее ядра, могут принести неожиданные и интересные сведения получили конкретное подтверждение. За сравнительно короткий период активного развития этого направления уже обнаружены новые ядернофизиче-ские явления. Первым здесь стоит упомянуть об открытии так называемого ядерного гало. В 1985 году японский физик Танихата с сотрудниками [79], измеряя полные сечения взаимодействия некоторых нейтронно-избыточных ядер (6Не,8Не,91л,и1л,1:1Ве), обнаружил, что в случае ядер 6Не,8Не,и1л,пВе эти сечения необычно велики. Используя модель Сербера (внезапное приближение) , они определили средне-квадратичные радиусы для этих ядер и оказалось что они неожиданно большие и выпадают из существующей систематики. Кроме того, было показано (см. например [60]), что полное сечение взаимодействия для этих ядер может быть представлено в виде суммы сечения взаимодействия кора и сечения выбивания валентных нуклонов:

7*0* (т£) — асоге(Ш) + а2п(гетоуа1)

Физически это можно интерпретировать таким образом, что валентные нуклоны не проникают в область кора (точнее имеют низкую вероятность попасть во внутреннюю область кора) и процессы происходящие с участием нуклонов из кора и валентных нуклонов можно считать некогерентными.

Для объяснения наблюдений Танихаты и Кобаяши была высказана гипотеза о том, что некоторые ядра можно представить как сложную систему, состоящую из двух различных областей: кора, обладающего обычной плотностью ядерной материи, и области, в которой "размыто"один или несколько валентных нуклонов, и соответственно обладающей очень низкой плотностью. Это явление получило название ядерного ГАЛО. Сейчас считается установленным фактом наличие однонейтронного гало у ядра 11 Ве и двух-нейтронных гало у 1л и

Случай п1л представляет пример еще и другого интересного явления, возникающего в сложных системах с малой энергией связи. Известно, что ядро 101л не стабильно относительно распада нейтроном, два нейтрона так же не образуют связанной системы, однако ядро п1л, которое можно представить как 9Ы+п+п, имеет положительную энергию связи нейтрона и живет 8.5 мс. Такие системы, состоящие из трех компонентов, в которых любые два компонента не имеют связанных состояний, а сама система является связанной, получили название систем Боромина. Какое взаимодействие удерживает такую "рыхлую"систему от развала? Каковы свойства этой системы? Оказалось, что на эти и многие другие вопросы можно ответить в рамках трехчастичного похода в теории ядра. Большие успехи были достигнуты в этом направлении Российско-Шведской группой теоретиков [90]. В трехтельном подходе ядро 111л рассматривается как система состоящая из трех взаимодействующих частиц (кластеров) - 91л и двух нейтронов. Успех такого подхода объясняется, видимо, тем, что валентные нейтроны большую часть времени проводят вне кора и могут быть описаны как отдельные кластеры. Здесь, как и в случае нейтронного гало, мы сталкиваемся с эффектами, связанными с низкой плотностью ядерного вещества.

Еще одно интересное явление, которое мы рассмотрим на примере ядра иВе, было обнаружено в экзотических ядрах. Это нарушение обычной последовательности заполнения ядерных оболочек. Из стандартной модели ядерных оболочек хорошо известна последовательность заполнения оболочек, так сначала заполняется 1&1/2 оболочка (два нейтрона и два протона), затем 1рЗ/2, 1р1/2, Ы5/2, 2э1/2 и так далее. В ядре иВе четыре протона и семь нейтронов. Шесть нейтронов замыкают Ш/2 и 1рЗ/2 оболочки. Естественно было бы ожидать, что седьмой нейтрон сядет в 1р1 /2 оболочку, как следует из стандартной оболочечной модели. Это означало бы, что иВе должен иметь спин-четность 1/2" в основном состоянии. Однако это не так. Известно [3], что спин-четность основного состояния иВе 1/2+. Это означает, что седьмой нейтрон, вопреки ожиданиям, садится в 2в1/2 оболочку. Такое нарушение порядка следования оболочек по сравнению с обычными ядрами еще не получило должного объяснения. Возможно и здесь мы сталкиваемся с эффектами, обязанными своим существованием низкой плотности ядерной материи.

Наряду с новыми явлениями быстро растет число обнаруженных экзотических объектов. Недавно стало ясно, что изотопы 14В, 22С ядерностабиль-ны [19, 72]. Естественно было бы ожидать, что менее экзотические ядра уже хорошо изучены, т.е. определены квантовые характеристики их основных и нижних возбужденных состояний. Однако это не так! Достижения в области измерения масс, материальных и зарядовых радиусов, импульсных распределений экзотических ядер только подчеркивают отставание ядерной спектроскопии этих объектов. Например, начиная с ядра 17С, спины основных состояний изотопов углерода не были определены. Особенно хорошо известен случай 101л [23], свойства которого важны как сами по себе, и в частности для понимания природы инверсии 1р и 2й состояний в экзотических ядрах, так и для описания структуры Боромиева ядра и1л [23]. Однако, несмотря на многочисленные измерения, спины состояний 101л неизвестны. Не удалось даже определить энергию связи основного состояния 101л. По нашему мнению, такое положение сложилось потому, что для того чтобы "добраться"до экзотических ядер, имея в наличии "обычные"мишени и "обычные"пучки, приходится использовать экзотические реакции. В таких реакциях от одного сталкивающегося ядра передаются другому несколько нуклонов одного типа. Типичный пример реакция подхвата изотопом гелия трех нейтронов (3Не,6Не). В частности эта реакция использовалась для изучения структуры возбужденных состояний (14Ы(3Не,6Не)п]М) [51]. Поперечные сечения таких реакций редко бывают больше чем 10 мкб/ср, однако прогресс в технике эксперимента позволяет уверенно наблюдать такие редкие процессы. Помимо низкого сечения можно указать и еще один, главный недостаток метода основанного на использовании многонуклон-ных реакций. Дело в том, что механизм многонуклонных процессов очень сложен, а главное, как правило, не известен. Восстановить квантовые характеристики наблюдаемых уровней, даже при условии измерения угловых распределений, часто бывает невозможно. Разработанные методы теории ядерных реакций, традиционно применяемые для получения сведений о квантовых характеристиках и структуре заселяемых в обычных реакциях состояний, оказываются малополезными для обработки результатов, полученных с использованием экзотических (многонуклонных, многоступенчатых) процессов. По видимому, в экзотических реакциях нельзя будет определить даже переданные орбитальные моменты (см. например [51]).

Поскольку знание квантовых характеристик ядерных состояний является необходимым для построения (и проверки) моделей ядерной структуры то в последнее время проявляется тенденция "приписывать"спины найденных состояний на основе недостаточных данных. Действительно, обсуждаемые измерения могут дать сведения только об энергии возбуждения некоторых состояний а также, если экспериментальное разрешение оказывается достаточным, то и ширины квазистационарных (нуклоннонестабильных) состояний. В последнем случае из-за того, что кинематика процесса не фиксируется при регистрации одной частицы из трех (как минимум), квазистационарные состояния проявляются на фоне непрерывного спектра. В связи с тем, что вероятности искомых процессов малы, этот непрерывный спектр оказывается относительно интенсивным и может быть обязан нескольким (неизвестным) источникам. Существование интенсивного фона может приводить к ошибочному определению ширины состояний даже в том случае, когда экспериментальное разрешение достаточно хорошее.

Хорошо известно, что на основании только энергии возбуждения и ширины нельзя определить квантовые характеристики состояний. Авторы [63] идут по пути сопоставления спектра найденных состояний с теоретическими предсказаниями. Этот путь представляется особенно опасным потому, что с одной стороны не может заменить экспериментальной идентификации квантовых характеристик, а с другой стороны исследования экзотических ядер и проводятся в существенной мере с целью обнаружить новые эффекты, которые не учитывались при теоретическом описании обычных ядер. Таким образом видимость идентификации может увести в сторону от случаев, требующих углубленного исследования. Например после пионерского изучения реакции 14М(3Не,6Не)11М [22] первое возбужденное состояние долгое время считали основным состоянием 11 N. Только недавно [16] стало ясно, что в ядрах с А=11 и Т=| наблюдается инверсия состояний 2э и 1р оболочки, и основным состоянием является уровень слабо возбуждающийся в указанной реакции.

Итак, традиционный подход использования "экзотических"реакций для изучения экзотических ядер представляется мало перспективным, не смотря на возможные дальнейшие методические улучшения.

Вероятное решение проблемы связано с применением радиоактивных пучков. Радиоактивные пучки позволяют использовать простые ядерные реакции для достижения ядер еще более далеких от области стабильности. Например, используя пучки 8Не и дейтериевую мишень, в реакции (с1,3Не) можно получить 7Н, а в реакции (фр) - 9Не. Механизм подобных реакций хорошо известен и их анализ выполняется на основе хорошо разработанного метода искаженных волн. Сравнение расчета с экспериментом должно дать сведения о структуре заселяемых состояний и о переданных орбитальных моментах. Поперечные сечения простых реакций, конечно, гораздо больше, чем сечения экзотических ( в 103 раз), однако интенсивности р/а пучков гораздо меньше ( в 108 раз), чем интенсивности обычных, поэтому необходимы либо серьезные модификации известных методов наблюдения продуктов ядерных реакций, либо разработка новых методов. Итак, мы пришли к необходимости применения нового, более эффективного экспериментального метода измерений.

Самая простая ядерная реакция это упругое рассеяние. Упругое рассеяние неоднократно с успехом применялось для изучения структуры уровней различных ядер. Для этого необходимо измерять сечение упругого рассеяние в широком энергетическом интервале с шагом меньшим чем характерная ширина исследуемых резонансов. Если совокупная энергия взаимодействующих частиц в системе центра соответствует энергии возбуждения для одного из уровней составной системы, то сечение упругого рассеяния при этой энергии резко возрастает. Этот эффект хорошо описывается известной формулой Брейта-Вигнера. В резонансе сечение может достигать величины в несколько барн. Механизм реакции упругого рассеяния прост и очень хорошо изучен, что позволяет сравнительно легко и надежно получать квантовые характеристики наблюдаемых уровней. Итак, очевидно, что применение упругого рассеяния в сочетании с радиоактивными пучками позволит сильно продвинуться в спектроскопии экзотических ядер. Однако интенсивности радиоактивных пучков малы, возможно ли применять их для измерения функции возбуждения упругого рассеяния? Оценим время, требуемое на измерение. Типичная интенсивность радиоактивных пучков низких энергий в современных ядерных центрах 104 частиц в секунду, сечение упругого рассеяние в резонансе ~500 мб/ср. В обычном методе, применяемом для измерения упругого рассеяния, толщина твердой водородосодержащей органической мишени определяется требуемым разрешением и составляет для тяжелых налетающих частиц (например 10С) ~1018 частиц на см2 при разумном разрешении. Телесный угол регистрации ~10-3. В таких условиях время измерения одной точки (по энергии) со статистикой 100 частиц в пике составляет 5000 часов. Теперь надо вспомнить, что необходимо иметь хорошее энергетическое разрешение в пучке, а для радиоактивных пучков это почти невыполнимое условие (во всяком случае на современном этапе). Кроме того придется менять энергию пучка, что также представляется проблематичным в случае радиоактивных пучков. И наконец самое главное, нужно измерить некоторый энергетический интервал с достаточно маленьким шагом. Так для измерения углового распределения интервала всего в один МэВ с шагом 50 кэВ потребуется 10 лет. Ясно, что обычный метод измерения не годится в случае радиоактивных пучков. В данной работе предлагается новый, эффективный метод измерения функции возбуждения упругого резонансного рассеяния, сочетающий преимущества обратной геометрии и толстой мишени. Возможности Л метода таковы, что он позволяет использовать малоинтенсивные, размытые по энергии радиоактивные пучки для измерения углового распределения и функции возбуждения упругого резонансного рассеяния экзотических ядер на стабильных мишенях (обычно 1Н). Особенности метода будут подробно описаны в Главе 2.

Кроме экзотических ядер, в ядерной физике существует еще один класс явлений, обязанных своим существованием низкой ядерной плотности. Это а-кластерные состояния, которые проявляются при сравнительно высоких энергия в некоторых легких ядрах. Под «-кластерными мы понимаем такие состояния, которые обладают большой приведенной «-частичной шириной (близкой к Вигнеровскому пределу). Полную волновую функцию такого состояния можно разложить на составляющие таким образом, что конфигурация «+кор будет иметь наибольшую вероятность. В таких случаях можно говорить о том, что четыре нуклона образуют «-подобный кластер на поверхности ядра, то есть там, где плотность ядерной материи уже достаточно низкая для того, чтобы роль принципа Паули была не слишком велика. Бринк и Кастро [28], используя несколько различных нуклон-нуклонных потенциалов, показали, что нуклоны кластеризуются в «-частицу при ядерных плотностях порядка 1/3 от центральной ядерной плотности. Более поздние микроскопические расчеты, выполненные по методу Generator Coordinate Method (GCM) [82], также указывают на то, что а - кластеризация это поверхностное явление.

Экспериментальное изучение ск-кластерных состояний имеет богатую историю. Детально изучена ск-кластерная структура ядер 160, 20Ne [4, 8, 6, 73, 24], в последнее время активно изучалось ядро 32S [27, 66, 57]. Для экспериментального наблюдения «-кластерных состояний обычно используется упругое рассеяние «-частиц ([73] и ссылки там) или передача «-кластера в реакции (6Li,d), (7Li,t) (см. например [10]. И тот и другой методы имеют свои преимущества и свои недостатки. Здесь стоит коротко отметить основные ограничения "обычных"методов.

Упругое рассеяние «-частиц в обычной геометрии требует очень хороших "тандемных"пучков, это означает невозможность измерения функции возбуждения при энергии выше 20 МэВ. Кроме того такие измерения это очень длительная и кропотливая процедура, так как, для измерений в широком энергетическом диапазоне, приходится менять энергию пучка «-частиц маленькими шагами по 10-15 кэВ.

Изучение реакций (6Li,d) и (7Li,t) подтолкнуло интерес к «-кластерной структуре ядер. Эти реакции позволяют заселять кластерные состояния в интервале энергий возбуждения несколько МэВ (интервал определяется импульсным распределением кластеров в ядрах лития). Развитие этих исследований показало, что измерения угловых распределений недостаточно для получения данных о квантовых характеристиках заселяемых состояний (особенно высоколежащих состояний); более того, при переходе от изучения легчайших ядер 160, 20Ме к более тяжелым, вероятность заселения отдельных состояний уменьшается и их практически невозможно наблюдать на фоне интенсивного непрерывного спектра развала ядер лития. Проблему непрерывного спектра удалось решить путем измерения спектров совпадений между (1 (или ^ из реакции (61л,с1) или (71л,1;) и си-частицами распада кластерных состояний. Измерения функций угловой корреляции дали толчок к развитию теории угловых корреляций. Таким образом удалось определить квантовые характеристики ряда высоко лежащих «-кластерных состояний и обнаружить явление фрагментации этих состояний. Очевидно, что указанное продвижение было достигнуто за счет увеличения трудоемкости измерений, и трудности возрастали по мере продвижения к более тяжелым ядрам и меньшим сечениям заселения состояний. Например, в случае реакции 328(6Ы,с1) величины сечений уменьшаются до значений ~10 мкб/ср, необходимость измерения совпадений уменьшают счет в 103 раз, и в результате статистика отсчетов в измерениях уменьшается (типичное число отсчетов ~20). При умеренном разрешении такие данные не позволяют учитывать эффекты интерференции, анализировать структуру фрагментации и не гарантируют от возможных ошибок даже при определении орбитальных моментов. В то же время следует отметить, что изучение реакций передачи кластеров, вызванных ионами лития, остается уникальным средством получения данных о низколежащих (лежащих ниже порога кластерного распада) состояний ядра.

В диссертации был использован оригинальный метод,позволяющий преодолеть трудности, связанные с использованием "обычных"методов, и получить экспериментальные данные по а-кластерным состояниям целого набора ядер в широком энергетическом диапазоне.

Настоящая работа посвящена, в первую очередь, экспериментальному изучению структуры экзотических протонноизбыточных ядер N и Исследование о-кластерных состояний легких ядер, также составляет значительную часть работы. Конкретно, изучены общие характеристики а-кластерных состояний ядер 160, 20Ne, 22Ne, 24Mg и дано детальное исследование а- кластерных уровней 36Аг на основе анализа полученных угловых распределений упругого рассеяния a+32S. Развитие нового, перспективного метода исследования резонансных процессов является немаловажной частью работы.

Все измерения сделанные в данной работе выполнены методом обратной геометрии и толстой мишени (методом Гольдберга). Подробное описание метода дано в Главе 2. В начале Главы 2 приведены соотношения, описывающие упругое рассеяние, даются общие соображения о наилучших условиях наблюдения резонансов. Далее описывается сам метод, анализируется эффективность метода, оценивается достижимое разрешение. Приводится анализ фоновых процессов, мешающих измерениям, описываются экспериментальные методы отделения фона.

Глава 3 посвящена изучению а-кластерных состояний легких ядер. Приведены функции возбуждения упругого резонансного рассеяния ядер 12С, 160,180, 20Ne на гелии, измеренные под углом 180° в с.ц.м. Изучены общие характеристики и закономерности поведения а-кластерных состояний ядер 160, 20Ne, 22Ne, 24Mg. Проводится детальный R-матричный анализ квантовых характеристик а-кластерных состояний 36Аг в широком диапазоне энергий возбуждения от 11 МэВ до 16 МэВ.

Исследованию протонноизбыточных экзотических ядер nN и 8В посвящена Глава 4. В первой части этой Главы описывается эксперимент по упругому рассеянию 10С+р, проведен анализ функции возбуждения и даны квантовые характеристики обнаруженных состояний 11N (в том числе и основного состояния nN). Вторая часть рассказывает об эксперименте по спектроскопии ядра 8В. Здесь так же даются квантовые характеристики новых уровней 8В.

Глава 5 является заключением к настоящей работе. В ней сформулированы основные результаты данной работы, положения выносимые на защиту, а кроме того обсуждаются направления дальнейшего развития и перспективы использования метода обратной геометрии и толстой мишени.

Глава 2

Метод обратной геометрии и толстой мишени

Метод обратной геометрии и толстой мишени впервые был предложен В.З. Гольдбергом в 1990 году. Предполагалось, что Метод можно будет использовать для изучения а-кластерной структуры легких ядер в реакции упругого резонансного рассеяния а частиц. Принципиальные положения Метода были опубликованы в работах [12, 42, 13]. Первые качественные результаты, полученные в этих работах, указывали на широкие потенциальные возможности Метода. В частности, стало понятно, что Метод можно использовать не только для изучения «-кластерных состояний но и для спектроскопии экзотических ядер [43]. В тоже время, пионерские эксперименты явно демонстрировали необходимость усовершенствования как самой техники измерений, так и методов анализа результатов этих измерений. Усовершенствование Метода является существенной частью данной работы. В этой Главе дается подробное описание метода "обратной геометрии и толстой мишени".

Метод "обратной геометрии и толстой мишени"использовался нами для получения функций возбуждения упругого рассеяния. Поэтому, прежде чем перейти к описанию самого метода, я приведу некоторые положения теории упругого рассеяния и Я-матричной теории, которые понадобятся в дальнейшем для интерпретации экспериментальных данных.

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Рогачев, Григорий Владимирович

Заключение

Исследования в области физики экзотических ядер определяют передний край современной ядерной физики. Большие успехи в этом направлении достигнуты, в основном, благодаря созданию техники вторичных пучков радиоактивных ядер. Применение низко интенсивных, размытых по энергии радиоактивных пучков требует развития новых, более эффективных методов измерений. Особенно это справедливо по отношению к спектроскопии экзотических ядер. В настоящей работе развит новый экспериментальный метод изучения резонансных реакций, сочетающий преимущества обратной геометрии и толстой мишени. Метод позволяет, работая на радиоактивных пучках, эффективно изучать схемы уровней экзотических ядер с энергетическим разрешением несколько десятков кэВ. Независимо от того, какой интерес вызывают физические результаты, следует отметить, что работы в области ядерной спектроскопии экзотических ядер находятся еще в начальной стадии. По моему мнению, именно спектроскопическая информация об экзотических ядрах станет основой развития физических представлений современной ядерной физики.

Развитый метод, судя по таким параметрам как эффективность и разрешение, по тому, какой интерес проявляется к нашим экспериментам в нашей стране и за рубежом станет одним из основных инструментов исследования в этой области. Велики возможности метода для получения результатов на границе стабильности со стороны нейтронноизбыточных ядер. Новые возможности связаны с исследованием аналоговых состояний нейтронноизбыточных ядер. Например, с помощью реакции 8Не(р,р) можно заселять состояния 91л с изотопспином Т=5/2, являющиеся изобараналоговыми состояниям 9Не. Таким образом, можно получить спектроскопическую информацию о 9Не, через его изобараналоги. Предложение по изучению 9Не уже подготовлено и принято в ОИЯИ в Дубне. Аналогичные предложения, направленные на изучение 101л и приняты в СЕ1Ше (Швейцария).

Упругое резонансное рассеяние не единственный процесс, который можно изучать с помощью Метода Обратной Геометрии и Толстой Мишени (МОГТМ). Измерения, проведенные нами недавно в Ювяскюла (Финляндия) , показывают, что есть возможность изучать и другие резонансные процессы (например реакции типа 180(р,о;)15Г4) [45].

Учитывая перспективы использования метода следует указать на его очевидные недостатки. Основным недостатком является ухудшение энергетического разрешения с увеличением угла регистрации. Это происходит потому, что место взаимодействия не фиксировано (из-за первоначального энергетического разброса частиц пучка и стреглинга). При этом, частицы отдачи, возникающие при распаде одного и того же узкого резонанса и попадающие в один и тот же детектор (расположенный под углом отличным от нуля градусов), соответствуют рассеянию на несколько разные углы и следовательно имеют разную энергию. Чем больше угол регистрации (в лаб. системе), тем больше разброс углов и хуже энергетическое разрешение. Таким образом, преодоление этой проблемы это одна из основных задач, которую необходимо решить для развития метода. Неиспользованные резервы метода связаны с потерями частиц на ионизацию газа мишени. Регистрация этой ионизации вдоль всего трека частиц (как налетающих, так и частиц отдачи), позволит зафиксировать место взаимодействия. Возможны и другие технические усовершенствования (подробнее см. [46]).

Итак, очевидно, что МОГТМ имеет большие перспективы, его необходимо совершенствовать и расширять область его применения. В настоящее время в области спектроскопии экзотических ядер просто не существует другого метода, который может дать результаты, сравнимые по энергетическому разрешению и эффективности.

Наиболее полно возможности метода раскрылись при изучении а-кластерны состояний, поскольку естественные ширины многих состояний оказались сравнимы с экспериментальным разрешением. Формально исследования а-кластерных состояний и экзотических ядер связаны общим методом. Однако, я полагаю, что явления на самом деле связаны и общей физикой, поскольку и в том и в другом случае мы имеем дело с проявлением малой плотности ядерного вещества. Хотя, конечно, в настоящей работе это не просматривается.

Настоящая работа показывает, что область распространения явления а-кластеризации шире, чем полагали до сих пор. Новая информация о связи «-кластерной и одночастичной степени свободы содержится в тонкой структуре распределения ск-кластерных состояний. Эти результаты также указывают на очевидную перспективу исследований.

В целом, физическим результатом настоящей работы явилось: изучение схемы уровней экзотических ядер и 8В, детальное исследование «-кластерной структуры

36 Аг и обзорное изучение «-кластеров в 160, 20Ке, и 24]\/^. На защиту выносится следующее:

1. Развит новый метод изучения резонансных процессов - Метод Обратной Геометрии и Толстой Мишени (МОГТМ).

- Впервые МОГТМ применен для исследования экзотических ядер на радиоактивных пучках.

- Разработан комплекс программ, позволяющих моделировать условия эксперимента, интерпретировать результаты измерений, обрабатывать и анализировать данные, полученные МОГТМ.

- Предложено усовершенствование МОГТМ, позволяющее экспериментально отделять упругое рассеяние от неупругих процессов по времени пролета.

2. Результаты измерений упругого рассеяния 10С+р и анализ этих измерений, позволивший найти ряд состояний nN, включая основное состояние, и надежно определить квантовые характеристики первых трех уровней. Удалось показать, что основное состояние nN это 2s состояние (1/2+).

3. Результаты измерений упругого рассеяния 7Ве+р и анализ этих измерений, в ходе которых удалось обнаружить низколежащее 2s состояние в ядре

4. Измерение функции возбуждения упругого рассеяния а частиц на легких ядрах под углом 180° для выяснения общего характера явления, оценки экспериментальных возможностей изучения а-кластерной структуры ядер и отработки метода измерений.

5. Измерения и анализ упругого рассеяния a+32S, позволившие определить квантовые характеристики более 40 новых уровней, и получить информацию об «-кластерной структуре ядра 36Ar.

Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю В.З. Гольдбергу. Я благодарен соавторам и всем коллегам так или иначе принимавшим участие в работе, особенно хочется поблагодарить Д.В. Александрова, М.С. Головкова, Б.Г. Новацкого, М.В.Рожкова, И.Н. Серикова и иностранных коллег Л.Аксельсона, М.Бренера, Б.Йонсона, К. Маркенрот, Т. Лонрота, М. Кальмана и В. Часку за помощь в подготовке и проведении экспериментов за обсуждение результатов и ценные замечания. Автор благодарен В.Н. Унежеву и всем работникам Ускорительного

Комплекса РНЦ "Курчатовский Институт".

Основные материалы диссертации изложены в следующих работах:

1. L. Axelsson, M.J.G. Borge, S. Fayans, V.Z. Goldberg, S. Grévy, D. Guillemaud-Mueller, B. Jonson, K. -M. Kâllman, T. Lônnroth, M. Lewitowicz, P. Manngard, K. Markenroth, I. Martel, A.C. Mueller, I. Mukha, T. Nilsson,

G. Nyman, N.A. Orr, K. Riisager, G.V. Rogatchev, M.-G. Saint-Laurent, I.N. Serikov, 0. Sorlin, 0. Teng-blad, F. Wenander, J.S. Winfield and R. Wolski

Study of the unbound nucleus nN by elastic resonance scattering" Phys. Rev. C54, R1511 (1996)

2. V.Z. Goldberg, V.I. Dukhanov, A.E. Pakhomov, G.V. Rogatchev, I.N. Serikov, V.A. Timofeev, M. Brenner, K.-M. Kallmann, T. Lônnroth, P. Manngard, L. Axelsson, K. Markenroth, W.H. Trzas-ka, R. Wolski "High lying »-cluster states in the light nuclei 160, 20Ne, 22Ne and 24Mg" ЯФ, T.60, №7, стр.1186 (1997)

3. В.З. Гольдберг, F.В. Рогачев, M.С. Головков, В.И. Духанов, И.Н. Сериков, В.А. Тимофеев

Изучение протонно-избыточного ядра 8В в резонансном рассеянии радиоактивного ядра 7Ве на водороде" Письма в ЖЭТФ, т.67, вып.12, стр.959(1998)

4. М. Brenner, Е. Indola, K.-M. Kâllman, T. Lônnroth, P. Manngard, M. Halldorsdottir, Th. Karlsson, Z. Mate, L. Zolnai, V.Z. Goldberg, G.V. Rogatchev, M.V. Rojkov, I.N. Serikov, W. Trzaska, R. Wolski "Energy-Spin Relations of Mid-sd-Shell Nuclear States - a Cluster Effect" Acta Phys.Hung.N.S. 7, 355 (1998)

5. V.Z. Goldberg, G.V. Rogachev, T. Lônnroth, M. Brenner, K.-M. Kallman, M.V. Rozhkov, E. Indola, W.H. Trzaska, R.Wolski "Observation of acluster structure in 36 Ar" ЯФ в печати

6. L. Axelsson, S. Baxter, M. J. G. Borge, С. Donzaud, S. Fayans, H. O. U. Fynbo, V. Z. Goldberg, S. Grévy, D. Guillemaud-Mueller, В. Jonson, K.M. Källman, S. Leenhardt, M. Lewitowicz, T. Lön-nroth, P. Manngârd, K. Markenroth, I. Martel, A. C. Mueller, I. Mukha, T. Nilsson, G. Nyman, N. A. Orr, К. Riisager, G. V. Rogatchev, M.-G. Saint-Laurent, I. N. Serikov, O. Sorlin, M. Stei-ner, O. Tengblad, M. Thoennessen, E. Tryggestad, W. H. Trzaska, F. Wenander, J. S. Winfield, R. Wolski Crossing the dripline to nN using elastic resonance scattering Phys.Rev.C в печати

Результаты широко обсуждались на научных семинарах в следующих центрах:

1. Chalmers Tekniska Högskola och Göteborgs Universitet, Sweden, 1996 г.

2. University of Jyväskylä, Finland, 1997 г.

3. NSCL, Michigan State University, USA, 1998 r.

4. НИИЯФ Московского государственного университета, 1998 г.

5. ОИЯИ Дубна, 1999 г.

6. Texas А&М University, USA, 1999 г.

7. University of Notre Dame, USA, 1999 r.

Результаты были представлены в годовых отчетах РНЦ "Курчатовский Институтка 1996-98 года, публиковались в годовых отчетах Department of Physics, University of Jyväskylä (Финляндия) в 1996-98 годах.

Работы, положенные в основу диссертации, докладывались автором на ежегодных конференциях 0-52 ИОЯФ РНЦ "Курчатовский Институт", а также на международных конференциях:

1. 46ая Ежегодная Конференция по Ядерной Спектроскопии и Структуре Атомного Ядра, Москва, 18-21 Июня 1996

2. European Conf. on: "Advances In Nuclear Physics and Related Areas", Thessaloniki, Greece 8-12 July 1997

3. Joint Study Weekend HALO'98, 3-5 April 1998, Lisbon, Portugal

Кроме того материалы работы докладывались соавторами на конференциях:

1. 47ая Ежегодная Конференция по Ядерной Спектроскопии и Структуре Атомного Ядра, Обнинск, 1997

2. VI Int. Conf. on Nucleus-Nucleus Collisions, Gatlinburg, USA, 1997

3. 48ая Ежегодная Конференция по Ядерной Спектроскопии и Структуре Атомного Ядра, Москва, 1998

4. ENAM98, Bellaire, Michigan,USA, 1998

5. II All Latin Conf., Caracas, Venezuela, 1997

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Рогачев, Григорий Владимирович, 1999 год

1. Abbondanno, U., Cindro, N., Milazzo, P.M., Nuo. Cim. A110, 955 (1997)

2. Abegg, R. and Davis, C.A., Phys. Rev. C43, 2523 (1991)

3. Ajzenberg-Selove, F., Nucl. Phys. A506, 1 (1990)

4. Ajzenberg-Selove, F., Nucl. Phys. A460, 1 (1986)

5. Ajzenberg-Selove, F., Nucl. Phys. A523, 1 (1991)

6. Ajzenberg-Selove, F., Nucl. Phys. A475, 1 (1987)

7. Ajzenberg-Selove, F., Nucl. Phys. A490, 1 (1988)

8. Ames, L.L., Phys. Rev. C25, 729 (1982)

9. Aldridge, J.P., Crawford, G.E., and Davis, R.H., Phys. Rev. 167, 1053 (1968)

10. Артемов, К.П., Гольдберг, В.З. и др., ЯФ 23, 257 (1976)

11. Артемов, К.П. и др., ЯФ 52, 406 (1990)

12. Артемов, К.П. и др., ЯФ 52, 634 (1990)

13. Артемов, К.П. и др., ЯФ 55, 1460 (1992)

14. Артемов, К.П., Головков, М.С., Панкратов, В.В., Рудаков, В.П., ЯФ 61, 13 (1998)

15. Auton, D.L., Nucl. Phys. А157, 305 (1970)

16. Axelsson, L., et al., Phys. Rev. C54, R1511 (1996)

17. Azhari, A., et al., Phys.Rev. C57, 628 (1998)

18. Bahcall, J.N., et al., Phys. Lett. B433, 1 (1998)

19. Ball, G.C., et al, Phys. Rev. Lett. 31, 395 (1973)

20. Barker, F.C., Phys. Rev. C53, 1449 (1996)

21. Baz, A.I., Goldberg, V.Z., et al., Lett. Nuovo Cim. 18, 227 (1977)

22. Benenson, W., et al., Phys. Rev. C9, 2130 (1974)

23. Benenson, W., Nucl. Phys. A588, 11c (1995)

24. Begrman, C., Hobbie, R.R., Phys. Rev. C3, 1729 (1971)

25. Bop, О., Моттельсон, В., Структура атомного ядра,М.:Мир, 1977.

26. Breit, G., Wigner, E.P., Phys. Rev. 49, 519, 642 (1936)

27. Brenner, M., Z. Phys. A349, 233 (1994)

28. Brink, D., Castro, J.J., Nucl. Phys. A216, 109 (1973)

29. Butler, P.A., Nazarewicz, W., Rev. Mod. Phys. 68, 349 (1996)

30. Coban, A., Abdelmonem, M.S., Khiari, F.Z., Naqvi, A.A., Aksoy, A., Nucl.Phys. A645, 3 (1999)

31. Davis, C.A., Phys. Rev. C24, 1891 (1981)

32. Davis, C.A., Abegg, R., Nucl. Phys. A571, 265 (1994)

33. Descouvemont, P., Nucl. Phys. A615, 261 (1997)

34. Elliot, J.P., Proc. Roy. Soc. Ser. A245, 128 (1958)

35. Ericson, Т., Phys. Lett. 4, 258 (1963)

36. Fortune, H.T., et al., Phys. Rev. C51, 3023 (1995)

37. Frekers, D., Santo, R., and Langanke, K., Nucl. Phys. A394, 189 (1983)

38. Fukuda, M., et al., Nucl. Phys. A656, 209 (1999)

39. Gilbert, A., Cameron, A.G.W., Can. J. Phys. 43, 1446 (1965)

40. Goldanskii, V.I., Nucl.Phys. 19, 482 (1960)

41. Goldberg, V.Z., et al., Sov.J.Nucl.Phys. 19, 503 (1974)

42. Goldberg, V.Z., Int. Conf. Clustering Phenomena in Atoms and Nuclei 1991., M. Brenner, et al., Eds., Springer Series in Nuclear and Particle Physics, 366 (1992)

43. Tojib^epr, B.3., IlaxoMOB, A.E., 51® 56, 31 (1993)44. rojibfl6epr, B.3. h ^p., HO 60, 1186 (1997)

44. Goldberg, V.Z., et al. JYFL Annual Report 1998, 49 (1999)

45. Goldberg, V.Z., Rogachev, G.V., Rozhkov, M.V., et al. Proposal for RIKEN (1999)

46. Gorodetsky, S., et al., J. Phys.(Paris) 19, 271 (1968)

47. Grevy, S., et al., Phys. Rev. C56,2885 (1997)

48. Grigorenko, L.V., et al., Nucl. Phys. A607, 277 (1996)

49. Grigorenko, L.V., Internal Rport, CTHSP-97/11, Dep. of Physics, Chalmers University of Technology Go teborg University (1997)

50. Guimaraes, V., et al., Nucl. Phys. A588, 161c (1995)

51. Hansen, P.G., Jensen, A.S., Jonson, B., Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 45, 591 (1995)

52. Harvey, M., Adv. Nucl. Phys. 1, 67 (1968)

53. Helling, G., Sheid, W. and Greiner, W., Phys. Lett. 36B, 64 (1971)121

54. Hodgson, P.E., Poceedings of the Fifth Int. Conf. on Clustering Aspects in Nuclear and Subnuclear Systems, July 1988, Kyoto Japan, J. Phys. Soc. Jpn 58, 755 (1989)56 57 [58 [59 [60 [6162 63 [64 [6566 676869 70 [71

55. Kryger, R.A., et al., Annual Report of the Michigan State Univ. NSCL for the period (1994)

56. Kryger, R.A., et al., Phys. Rev. Lett. 74, 860 (1995)1.pine-Szily, A. et al., Phys. Rev. Lett. 80, 1601 (1998)1.ne, A.M., Thomas, R.G., Rev. Mod. Phys. 30, 257 (1958)

57. Mahaux, C. and Weidenmueller, H.A., Shell-Model Approach to Nuclear Reactions, 1969, North-Holland Publ.Company, Amsterdam, London

58. Manngard, P., Z. Phys. A349, 335 (1994)

59. Marion, J.B., Young, F.C., Nuclear Reaction Analysis: Graphs and Tables. Amsterdam: North-Holland Publ. Comp. 1968.

60. Michel, F., Okhubo, S., Reidemeister, G., Prog. Theor. Phys. (Kyoto), Suppl.132, 7 (1998)

61. Negoita, F., et al., Phys. Rev. C54, 1787 (1996) Obuti, M.M., et al., Nucl. Phys. A609, 74 (1996) Okhubo, S., Umehara, K., Prog. Theor. Phys. 80, 598 (1988)

62. Pougheon, F., et al., Europhys. Lett. 2, 505 (1986)

63. Riedhauser, S.R., Phys.Rev. C29, 1961 (1984)

64. Schwab, W., et al., Z. Phys. A350, 283 (1995)

65. Sherr, R., Coulomb shifts in A=ll quartet (IMME), Private communication, 1995.

66. Smedberg, M.H., et al., Phys. Lett. B452, 1 (1999)

67. Takeda, M., et al., J. Phys. Soc. Jap., 30, 56 (1971)

68. Tanihata, I., J. Phys. G 22, 157 (1996)

69. Tanihata, I., Phys. Rev. Lett. A55, 2676 (1985)

70. Tariq, A.S.B., Phys. Rev. C59, 2558 (1999)

71. Thoennessen, M., et al., Poc. of the Int.Conf.on Exotic Nuclei and Atomic Masses ENAM, Aries, France, 237 (1995)

72. Tohsaki-Suzuki, A., Prog. Teor. Phys. 81, 370 (1989)

73. Volant, C., et al., Nucl. Phys. A238, 120 (1975)

74. Wildermuth, K., Tang, Y.C, A Unified Theory of the Nucleus. Academic New York: Academic Press 1977

75. Wuosmaa, A.H., Betts, R.R., Freer, M., Fulton, B.R., Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 45, 89 (1995)

76. Yamaya, T., et al., Phys.Rev. C42, 1935 (1990)

77. Yamaya, T., et al., Nucl.Phys. A573, 154 (1994)

78. Yamaya, T., et al., Phys.Rev. C53, 131 (1996)

79. Zhang, J., Merchant, A.C., Rae, W.D., Nucl. Phys. A613, 14 (1997)

80. Zhukov, M.V., et al, Phys. Rep. 231, 153 (1993)