Полумикроскопическое описание структуры и прямого нуклонного распада гигантских резонансов в атомных ядрах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат физико-математических наук Горелик, Михаил Леонидович

• Горелик, Михаил Леонидович
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Горелик, Михаил Леонидович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ПОЛУМИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ГИГАНТСКИХ РЕЗОНАНСОВ

В (5- ЗАРЯДОВО-ОБМЕННОМ КАНАЛЕ.

1.1. Фермиевская силовая функция.

1.2. Парциальные протонные ширины изобарического аналогового резонанса.

1.3. Приближенный учет спаривания нуклонов.

1.4. Результаты расчетов парциальных протонных ширин изобарического аналогового резонанса.

1.5. "Кулоновское описание" парциальных протонных ширин изобарического аналогового резонанса.

1.6. "Кулоновское описание" изовекторного монопольного гигантского резонанса.

Глава II. ПОЛУМИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ БЕССПИНОВЫХ ГИГАНТСКИХ РЕЗОНАНСОВ В НЕЙТРАЛЬНОМ КАНАЛЕ.

2.1. Основные соотношения континуумного приближения случайной фазы.

2.2. Силовая функция, амплитуды прямого нуклонного распада гигантского резонанса в рамках континуумного приближения случайной фазы.

2.3. Учет связи с многочастичными конфигурациями с помощью параметризации Брейта-Вигнера для эффективного поля.

2.4 Учет связи с многочастичными конфигурациями в случае перекрывающихся входных резонансов. Основные свойства гигантских резонансов в рамках полумикроскопического подхода.

Глава III. ИЗОСКАЛЯРНЫЕ МОНОПОЛЬНЫЙ И

ДИПОЛЬНЫЙ ГИГАНТСКИЕ РЕЗОНАНСЫ.

3.1. Метод приближенного восстановления трансляционной инвариантности полумикроскопического подхода.

3.2. Парциальные нуклонные ширины изоскалярного монопольного гигантского резонанса.

3.3. Основные свойства изоскалярных монопольного и дипольного гигантских резонансов.

3.4. Обертон изоскалярного монопольного гигантского резонанса.

3.5. Обсуждение результатов расчета.

Глава IV. ИЗОВЕКТОРНЫЕ ДИПОЛЬНЫЙ И

КВАДРУПОЛЬНЫЙ ГИГАНТСКИЕ РЕЗОНАНСЫ.

4.1. Силовые функции изовекторных дипольного и квадрупольного гигантских резонансов.

4.2. Асимметрия углового распределения (7, п)-реакции в области энергии изовекторного квадрупольного гигантского резонанса.

4.3. Обсуждение результатов расчета.

Глава V. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ.

5.1. Параметризация оболочечного потенциала и взаимодействия в канале частица-дырка.

5.2. Параметризация величин, используемых при учете связи с многочастичными конфигурациями.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полумикроскопическое описание структуры и прямого нуклонного распада гигантских резонансов в атомных ядрах»

Гигантские резонансы являются одним из наиболее интересных явлений физики атомного ядра. В настоящее время продолжается интенсивное экспериментальное и теоретическое исследование основных свойств гигантских резонансов. Во многом, такой интерес объясняется тем, что в этом феномене комбинируют одночастичный, коллективный и многочастичный аспекты ядерной динамики. Достаточно полное описание основных характеристик (энергии, ширины, доли исчерпывания правила сумм, переходной плотности и др.) гигантских резонансов является серьезным тестом моделей ядерной структуры и ядерных реакций. Важным аргументом для использования микроскопических подходов является возможность рассмотрения прямого нуклонного распада гигантских резонансов, т.е. распада в основное и низковозбужденное состояния простой (однодырочной) структуры ядра-продукта. В представленной работе в рамках полумикроскопического подхода исследуются основные свойства ряда бесспиновых гигантских резонансов в средних и тяжелых сферических ядрах. Полумикроскопический подход основан на использовании континуумного приближения случайной фазы (КПСФ) в формулировке теории конечных ферми-систем [1]. Важным элементом подхода являются условия самосогласования, которым должны удовлетворять среднее поле ядра и взаимодействие в канале частица-дырка. В рамках используемого полумикроскопического подхода связь формирующих гигантский резонанс входных состояний типа частица-дырка с многочастичными конфигурациями учитывается феноменологически.

Первая часть диссертации посвящена теоретическому описанию гигантских резонансов в (3~ зарядово-обменном канале: изобарического аналогового резонанса (ИАР) и изовекторного монопольного гигантского резонанса (ИВМР*-)). (Мы ввели индекс обозначающий ¡3~ зарядово-обменный канал.) Большой объем экспериментальных данных по исследованию ИАР получен за истекшие более чем тридцать лет главным образом из анализа сечений резонансных реакций с протонами. В 70-80-е годы были предприняты значительные усилия по количественному описанию парциальных протонных ширин ИАР (см., например, [2, 3] и ссылки в них). Упомянутые исследования стимулировались желанием понять структуру и механизм распада ИАР, непосредственно связанный с нарушением изоспиновой симметрии в ядрах. Существовала также надежда реализовать альтернативный метод извлечения одночастич-ных спектроскопических факторов путем сравнения экспериментальных и расчетных одночастичных парциальных протонных ширин ИАР (од-ночастичные парциальные протонные ширины ИАР рассчитываются в предположении об одночастичной природе соответствующих состояний материнского ядра или ядра-продукта). Чтобы достичь указанной цели, необходимо, в частности, иметь достаточно точный метод расчета одночастичных парциальных протонных ширин ИАР, стабильный относительно разумных вариаций параметров модели. Для расчета приведенных одно-частичных парциальных протонных ширин ИАР (т.е. ширин, отнесенных к проницаемости потенциального барьера для протонов) эти требования выполнены в развитых в минувшее десятилетие самосогласованных подходах, основанных на использовании приближения случайной фазы или приближения Тамма-Данкова с точным учетом одночастичного континуума. В работе [4] в рамках континуумного приближения Тамма-Данкова предложено описание относительных интенсивностей прямого протонного распада аналога основного состояния ядра 208РЬ с использованием сил Скирма и хартри-фоковского среднего поля. Парциальные протонные ширины упомянутого ИАР рассчитаны в работе [5] также в рамках континуумного приближения Тамма-Данкова.

В работах [6, 7] парциальные протонные ширины ИАР рассчитывались в рамках КПСФ. В этих работах, по существу, основанных на феноменологической версии теории конечных ферми-систем [1], использованы: а) феноменологическое среднее поле ядра и изовекторная (бесспиновая) часть частично-дыр очного взаимодействия Ландау-Мигдала; б) самосогласование по изоспину [8], позволяющее избежать нефизического нарушения изоспиновой симметрии в феноменологической оболочечной модели; в) расчет в рамках КПСФ Б-матрицы нуклон-ядерного рассеяния [9]; г) экспериментальные спектроскопические факторы соответствующих состояний нечетно-нейтронных ядер. Результаты выполненных в [6, 7] расчетов парциальных протонных ширин ИАР для ряда сферических ядер в широком интервале атомных масс удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Однако, следует отметить ряд недостатков реализованного в [6, Т] подхода: а) параметризация среднего кулоновского поля ядра в приближении постоянной по объему ядра протонной плотности; б) отсутствие описания прямого протонного распада ИАР для ядер с развитым нейтронным спариванием; в) использование некоторого варианта теории возмущений в формулировке теории ИАР в терминах переменной части среднего кулоновского поля ядра.

В диссертационной работе развит основанный на уравнениях КПСФ подход к описанию парциальных протонных ширин ИАР, в котором нет указанных выше недостатков работ [6, 7]. Среднее кулоновское поле ядра вычисляется самосогласованным образом. Подход распространен на ядра с развитым нейтронным спариванием [10, 11]. В рамках КПСФ получено точное выражение одночастичных протонных ширин ИАР в терминах переменной части среднего кулоновского поля ядра ("кулоновское описание" ИАР) [11, 12]. Также, вместо Э-матриды протон-ядерного рассеяния в рамках КПСФ вычисляется амплитуда реакции с вылетом протона [10]-[13]. Оба метода расчета парциальных нуклонных ширин гигантских ре-зонансов эквивалентны, но последний проще в практической реализации.

Свойства аналогового резонанса, как отвечающего состоянию компаунд-ядра с "аномальным" изоспином, часто связывают со свойствами изовекторного монопольного гигантского резонанса (ИВМР^-^) (см., например, [2]). В действительности, указанный резонанс, отвечающий состоянию компаунд-ядра с "нормальным" изоспином, можно рассматривать как обертон ИАР. Предпринимались попытки экспериментального обнаружения ИВМР*-) в сечениях зарядово-обменных реакций с пионами [14] и легкими ионами [15]. Использование в качестве пробного оператора переменной части среднего кулоновского поля ядра, в основном ответственного за нарушение сохранения изоспина, оказалось удобным для исследования основных свойств ИВМР(~). В диссертации сделана оценка вероятности прямого протонного распада ИВМР(-) в средних и тяжелых ядрах. Эта часть расчетов стимулирована как недавней попыткой экспериментального обнаружения ИВМРН в сечении ( Не, ¿р)-реакции [15], так и результатами упомянутой выше работы [14].

Вторая часть диссертации посвящена исследованию изоскалярных гигантских резонасов. В последнее время интенсивно исследуются изоска-лярный монопольный гигантский резонанс (ИСМР) и изоскалярный ди-польный гигантский резонанс (ИСДР). С макроскопической точки зрения эти резонансы относятся к компрессионным модам, чьи свойства определяются сжимаемостью ядерной материи [16, 17]. Систематика энергии этих резонансов в большом диапазоне ядер позволит, по-видимому, извлечь константу сжимаемости с хорошей точностью [18]. Кроме средних характеристик гигантских резонансов (энергия, полная ширина, сила резонанса), представляет интерес и исследование прямого нуклонно-го распада резонансов, так как вероятность распада содержит информацию о микроскопической структуре гигантского резонанса. К настоящему времени относительно небольшое число экспериментальных данных для парциальных нейтронных ширин ИСМР получено из анализа сечений (се, с/п)-реакции на ядрах 90гг [19], 124Бп [20] и 208РЬ [21, 22]. Парциальные нейтронные ширины ИСМР в ядре 208РЬ были измерены также в работе [23]. Первоначальные попытки описать эти данные как в самосогласованном подходе [23, 24], так и в ранней версии полумикроскопического подхода [9], не привели к удовлетворительному результату. Возможно, с этим обстоятельством связан тот факт, что большинство современных работ по изоскалярным резонансам направлено на описание только средних характеристик резонансов, менее чувствительных к их микроскопической структуре. Напомним, что с микроскопической точки зрения ИСМР отвечает коллективным 0+ возбуждениям типа частица-дырка и формируется за счет переходов через оболочку (2^а;-переходов) нуклонов ядра.

Специфической особенностью ИСДР является то, что он представляет собой обертон нефизического 1~ состояния, отвечающего движению центра масс ядра. ИСДР можно отнести к высокоэнергетичным резонансам, поскольку он формируется в основном за счет перехода нуклонов через две оболочки (ЗЯо;-переходов). Кроме того, ИСДР имеет нижнюю компоненту, или пигми-резонанс, отвечающий 17го;-переходам, недавно обнаруженный экспериментально.

Систематические экспериментальные данные относительно свойств ИСДР получены в течение последних нескольких лет из анализа неупругого рассеяния на ядрах а-частиц под малыми углами (Еа=200 МэВ [25], £^=240 МэВ [26, 27]). Для ядер 90гг, 1168п, 208РЬ получены [26, 27]: силовая функция ИСДР в относительно большом энергетическом интервале и, следовательно, такие величины как средняя энергия, ширина, процент исчерпывания энергетически взвешенного правила сумм. Ссылки на более ранние экспериментальные работы даны в [26, 27]. Здесь мы отметим работу [28], в которой из анализа сечения (а, о;'7)-реакции на ядрах и

208рЬ изоскалярная сила была обнаружена при более низких, чем исследовано в [27], энергиях возбуждения ядер. Экспериментальные возможности также не позволили авторам работы [27] найти и некоторую часть силы главной компоненты ИСДР при достаточно больших энергиях возбуждения ядер.

В последних по времени теоретических работах [29]-[34] свойства

ИСДР описывают в рамках различных микроскопических подходов. В полностью самосогласованных подходах [30, 32] используется приближение случайной фазы и хартри-фоковское среднее поле, полученное с использованием сил Скирма. В работе [31] реализована релятивистская версия приближения случайной фазы. Во всех работах получено, по крайней мере, качественно согласующееся с данными работы [27] описание энергии и относительной силы компонент ИСДР. На первый план выходит, очевидно, вопрос о том, насколько полным является описание основных свойств ИСДР: распределения изоскалярной силы в широком энергетическом интервале, дифференциальной (зависящей от энергии) переходной плотности, относительных вероятностей прямого ну-клонного распада. Анализ соответствующих экспериментальных данных с использованием результатов различных подходов позволит в перспективе выбрать наиболее адекватную микроскопическую модель.

Прокомментируем кратко упомянутые теоретические подходы. В полностью самосогласованных подходах духовое состояние должно иметь нулевую энергию и исчерпывать 100% правила сумм. Однако, в современных самосогласованных подходах, основанных на использовании сил Скирма, метода Хартри-Фока и уравнений приближения случайной фазы, количественная проверка данного вопроса, по-видимому, не проводилась, кроме недавнего сообщения о ненулевой энергии духового 1" состояния с использованием одного из вариантов сил Скирма [32]. В результате оказывается необходимым досогласование модели, в какой-то мере реализованное в [32]. В работе [30] рассматривается вопрос о зависимости параметров ИСДР от выбора вариантов сил Скирма. В [30] рассмотрение ограничено только расчетом силовой функции ИСДР, в то время как в [32] анализ дополнен расчетом дифференциальной переходной плотности ИСДР и, как результат, расчетом сечений (о?, а')-реакции с возбуждением этого резонанса. По-видимому, в связи с отсутствием экспериментальных данных прямой ну к лонный распад ИСДР не рассматривался в работах [30]-[32]. Однако в перспективе анализ этого явления представляется необходимым, поскольку парциальные вероятности прямого распада гигантского резонанса содержат информацию о его частично-дырочной структуре. Появление соответствующих экспериментальных данных ожидается в ближайшем будущем [35].

В диссертации исследуется также обертон ИСМР, основная компонента которого формируется за счет перехода нуклонов через три оболочки (^¡¿»-переходов). Экспериментальные данные по обнаружению этого резонанса пока отсутствуют. В рамках КПСФ обертон ИСМР изучался в работе [36], главным образом, в связи с имеющими малую силу узкими 0+-резонансами с большой энергией возбуждения. В диссертации представлены результаты расчета основных свойств обертона ИСМР, которые, как мы надеемся, окажутся полезными для экспериментального обнаружения этого резонанса.

Последняя часть диссертации посвящена исследованию изовектор-ных гигантских резонасов в нейтральном канале, в основном, в связи с вопросом угловой зависимости (7, ?г)-реакции для больших энергий 7-квантов. К настоящему времени наиболее исследованным является изо-векторный дипольный гигантский резонанс (ИВДР), экспериментальные данные для которого в настоящий момент систематизируются [37]. Проблеме теоретического описания ИВДР также посвящено большое количество работ (см., например, [38, 39] и ссылки в них). В то же время для изовекторного квадрупольного гигантского резонанса (ИВКР) имеющиеся данные (см., например, [40]-[42]) о самых основных его характеристиках являются либо противоречивыми, либо обрывочными, хотя реалистичные сведения такого рода необходимы для детализации представлений о механизмах формирования гигантских резонансов рассматриваемого типа.

Экспериментальное исследование ИВКР связано с большими трудностями, поскольку он погружен в значительно более интенсивный ИВДР, а селективность различных имеющихся проб по отношению к этому резонансу сравнительно невелика. Для экспериментального изучения характеристик ИВКР более удобным объектом исследования является асимметрия относительно 90° углового распределения нейтронов, отвечающих заселению однодырочных уровней ядра-продукта в (7, тг)-реакции с энергией 7-квантов в интервале 20-30 МэВ [43, 44]. Это связано с тем, что величина асимметрии, возникающая благодаря интерференции диполь-ной и квадрупольной амплитуд реакции, пропорциональна этим амплитудам. Измерение угловой зависимости (7, п)-реакции и величины асимметрии позволяет более надежно выделить вклад ИВКР по сравнению с использованием для этих целей полных фотонейтронных сечений, которые определяются квадратами соответствующих амплитуд. Кроме того, эмиссия фотонейтронов в области ИВКР, в отличие от эмиссии фотопротонов, обусловлена главным образом резонансными эффектами, поскольку электрический квадрупольный заряд нейтрона практически равен нулю.

Подводя некоторый итог вводной части диссертации, заметим, что интерес к исследованию основных свойств высокоэнергетичных гигантских резонансов, к которым можно отнести ИВМР(~\ ИСДР и обертон ИСМР, ИВКР, связан и со следующими вопросами: как высоко по энергии может наблюдаться концентрация частично-дырочной силы, как изменяется относительный вклад различных эффектов (распределение частично-дыр очной силы, связь с одночастичным континуумом, связь с многочастичными конфигурациями) в формирование полной ширины гигантских резонансов.

Целью работы является развитие и применение полумикроскопического подхода к исследованию свойств ряда бесспиновых гигантских резонансов в атомных ядрах. Подход основан на использовании контину-умного приближения случайной фазы, условий самосогласования среднего поля ядра и частично-дырочного взаимодействия, феноменологического описания связи состояний типа частица-дырка с многочастичными конфигурациями.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Согласованный по изоспину метод количественного описания парциальных протонных ширин изобарических аналоговых резонансов в сферических ядрах, в том числе для ядер с развитым спариванием нуклонов.

2. Метод "кулоновского описания" изобарического аналогового резонанса, основанный на точном определении переменной части среднего кулоновского поля ядра в рамках континуумного приближения случайной фазы. Результаты расчетов с использованием указанного метода основных свойств изовекторного монопольного гигантского резонанса.

3. Метод приближенного восстановления трансляционной инвариантности микроскопического подхода к описанию изоскалярных гигантских резонансов, использующего феноменологическое среднее поле ядра и частично-дырочное взаимодействие Ландау-Мигдала.

4. Результаты расчетов энергии, среднеквадратичной дисперсии энергии, дифференциальной переходной плотности, парциальных вероятностей прямого нуклонного распада изоскалярных монопольного и ди-польного гигантских резонансов, обертона изоскалярного монопольного гигантского резонанса.

5. Полумикроскопическое описание углового распределения (7, п)~ реакции с целью исследования асимметрии вылета нейтронов относительно 90° в области энергии максимума изовекторного квадрупольного гигантского резонанса.

Диссертация состоит из пяти глав.

В главе I приведены полученные с учетом согласования по изоспину основные соотношения для расчета одночастичных парциальных протонных ширин И АР в рамках КПСФ, обсуждаются результаты расчетов, выполненных для ядер в широком интервале атомных масс. Предложена формулировка теории ИАР и ИВМР() в терминах переменной части среднего кулоновского поля ядра. На основе метода "кулоновского описания" выполнен расчет основных свойств ИВМР^-) для материнских ядер 208Pb, 140Се, 120Sn, 90Zr, включая вероятности прямого протонного распада.

В главе II сформулированы основные соотношения полумикроскопического подхода к описанию структуры и прямого нуклонного распада бесспиновых гигантских резонансов в нейтральном канале. Дано определение основных характеристик гигантских резонансов, к которым относятся: средняя энергия, среднеквадратичная дисперсия энергии, доля исчерпывания правила сумм, переходная плотность, парциальные и полная ширины прямого нуклонного распада резонанса. Приведен способ феноменологического учета связи формирующих гигантский резонанс входных состояний типа частица-дырка с многочастичными конфигурациями.

В главе III в рамках КПСФ реализован метод приближенного восстановления трансляционной инвариантности микроскопического подхода к описанию изоскалярных возбуждений ядра, использующего феноменологическое среднее поле ядра и частично-дыр очное взаимодействие Ландау-Мигдала. В данной главе приведены результаты расчетов (с использованием представленных в главе II уравнений) основных свойств изоскалярных монопольного и дипольного гигантских резонансов в ряде сферических ядер. Результаты расчетов сравниваются с известными экспериментальными данными. Па примере 208РЪ предложено описание основных свойств обертона изоскалярного монопольного гигантского резонанса.

В главе IV выполнен теоретический анализ углового распределения (7, тг)-реакции с заселением низколежащих уровней ядра продукта. Получены основные параметры изовекторных дипольного и квадруполь-ного гигантских резонансов, вычислена асимметрия (относительно 90°) вылета нейтронов в реакции 208РЬ(7, гг)207РЬ, извлекаемая из экспериментальных данных для обнаружения и исследования изовекторного ква-друпольного гигантского резонанса. Результаты расчетов сравниваются с имеющимися экспериментальными данными.

Выбор используемых в представленной работе параметров модели суммирован в главе V. В главе дана параметризация обол очечного потенциала, взаимодействия в канале частица-дырка и параметризация средней фрагментационной ширины входных состояний частично-дырочного типа, используемая при учете связи входных состояний с многочастичными конфигурациями.

В заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертации, обсуждается их теоретическая и практическая значимость, а также перспективы дальнейшего теоретического и экспериментального исследования в данной области.

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Горелик, Михаил Леонидович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перечислим основные результаты, полученные в диссертации:

• Реализован согласованный по изоспину расчет парциальных протонных ширин изобарических аналоговых резонансов в рамках контину-умного приближения случайной фазы. Для аналогов основного и возбужденных СОСТОЯНИЙ ядер 2°9,208рЪ? ШСе5 139Ва? 131,129,127,125Те? 125,123,121Д19,117,115,1117,115,113,111^ 111,109,107,Шр^ 91^ 49Са рассчитаны парциальные протонные ширины. В ряде случаев извлечены спектроскопические факторы состояний нечетно-нейтронных материнских ядер или ядер-продуктов.

• Сформулирован и реализован метод "кулоновского описания" изобарического аналогового резонанса в рамках континуумного приближения случайной фазы, состоящий в точном выделении переменной части среднего кулоновского поля, в основном, ответственного за нарушение изоспиновой симметрии в средних и тяжелых ядрах. С использованием указанного метода вычислены средние характеристики и вероятности прямого протонного распада изовекторного монопольного гигантского резонанса для материнских ядер 208РЬ, 140Се, 1203п и 902т.

• Для описания изоскалярных резонансов разработан метод приближенного восстановления трансляционной инвариантности микроскопического подхода, использующего феноменологическое среднее поле ядра и частично-дырочное взаимодействие Ландау-Мигдала. Предложен способ выбора внешнего поля (пробного оператора) для исследования обертона гигантского резонанса: условие ортогональности внешнего поля и переходной плотности основного тона.

• В рамках полумикроскопического подхода с использованием указанных выше условий самосогласования модели исследованы основные свойства (средняя энергия, среднеквадратичная дисперсия энергии, относительная сила, дифференциальная переходная плотность, парциальные ширины прямого нуклонного распада) изоскалярных монопольного и дипольного гигантских резонансов в ряде ядер. Получено хорошее согласие расчетных величин с экспериментальными данными по энергии и среднеквадратичной дисперсии энергии изоскалярных монопольного и дипольного гигантских резонансов в ядрах 208РЬ, 1168п, 9С^т, а также удовлетворительное согласие по парциальным ширинам прямого нейтронного распада ИСМР в ядрах 208РЬ и 1248п. На примере ядра 208РЪ сделаны предсказания для парциальных вероятностей прямого нуклонного распада изоскалярного дипольного гигантского резонанса и обертона изоска-лярного монопольного гигантского резонанса.

• В рамках полумикроскопического подхода выполнен теоретический анализ углового распределения (7, п)-реакции с целью исследования асимметрии вылета нейтронов относительно 90°, извлекаемой из экспериментальных данных для обнаружения и исследования изовекторного квадрупольного гигантского резонанса. Результаты выполненного расчета для реакции 208РЬ(7, тг)207РЬ удовлетворительно согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Вычислены средние характеристики изовекторного квадрупольного гигантского резонанса в ядре 208РЬ.

В диссертационной работе предложен полумикроскопический подход к описанию основных свойств бесспиновых гигантских резонансов в средних и тяжелых сферических ядрах. Подход применяется к описанию структуры и прямого нуклонного распада изобарического аналогового резонанса, его обертона - изовекторного монопольного гигантского резонанса, изоскалярных монопольного и дипольного гигантских резонансов, изовекторного квадрупольного гигантского резонанса. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [10, 11, 12, 29, 33, 34, 73, 76] и докладывались на 47-м (Обнинск, 1997), 48-м (Москва, 1998), 49-м (Дубна, 1999), 50-м (Санкт-Петербург, 2000), 51-м (Саров, 2001) Международных совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Научных сессиях МИФИ (Москва, 1998, 1999, 2001, 2002). Для большого количества экспериментальных данных получено удовлетворительное описание. Экспериментальная проверка части полученных в диссертации результатов возможна в обозримом будущем.

Результаты, полученные в диссертации, могут использоваться для дальнейших теоретических исследований свойств гигантских ядерных резонансов. Практическую ценность представляет сравнение теоретических и экспериментальных парциальных протонных ширин изобарических аналоговых резонансов, что позволяет извлекать спектроскопические факторы одночастичных состояний. Рассчитанные дифференциальные (зависящие от энергии) переходные плотности изоскалярных гигантских резонансов могут применяться для обработки экспериментальных данных по измерению сечения реакций с возбуждением этих резонансов. Результаты исследования обертона изоскалярного монопольного гигантского резонанса, возможно, окажутся полезными для планирования экспериментов по обнаружению этого резонанса. Выполненные расчеты относительной вероятности прямого нуклонного распада изоскалярного дипольного гигантского резонанса и обертона изоскалярного монопольного гигантского резонанса поднимают вопрос об экспериментальном измерении этих величин и о возможности их описания ядерными моделями. Результаты, полученные для асимметрии (7, п)-реакции, показывают необходимость более детального, как экспериментального, так и теоретического исследования наблюдаемых следствий проявления изовекторного квадрупольного гигантского резонанса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Горелик, Михаил Леонидович, 2002 год

1. А.Б. Мигдал, Теория конечных ферми-систем и свойства атомных ядер (Москва, Наука, 1983).

2. N. Auerbach "Coulomb effects in nuclear structure", Physics Reports 98 (1983) 273-341.

3. V.G. Guba, M.G. Urin "Shell-optical approach to interpretation of the main relaxation parameters of analog resonances in medium and heavy nuclei", Nuclear Physics A 460 (1986) 222-244.

4. G. Colo, V.Van Giai, P.F. Bortignon, R.A. Broglia "Escape and spreading properties of charge-exchange resonances in 208Bi", Physical Review С 50 (1994) 1496-1508.

5. D.P. Knobles, S.A. Stotts , T. Udagawa "Continuum Tamm-Dancoff approximation calculations for the escape widths of the isobaric analog state and Gamow-Teller resonance in 208Bi", Physical Review С 52 (1995) 2257-2260.

6. О.А. Румянцев, М.Г. Урин "О самосогласованных подходах к теории изобарических аналоговых резонансов", Ядерная Физика 56 (1993) 99-109.

7. О.А. Rumyantsev, М.Н. Urin "Continuum random phase approximation self-consistent approaches to the theory of isobaric analog resonances", Physical Review С 49 (1994) 537-540.

8. Б.Jl. Бирбраир, В.А. Садовникова "Метод частичного самосогласования в оболочечной модели ядра", Ядерная Физика 20 (1974) 645-657.

9. С.Е. Муравьев, М.Г. Урин "Парциальные нуклонные ширины гигантских резонансов", Ядерная Физика 55 (1992) 2688-2700.

10. M.JI. Горелик, А.Г. Звенигородский, О.А. Румянцев, М.Г. Урин "Парциальные протонные ширины изобарических аналоговых резонансов в сферических ядрах со спариванием нуклонов", Известия РАН (сер. физ.), т.63 н.5 (1999) 883 888.

11. M.L. Gorelik, М.Н. Urin "Direct proton-decay properties of the isobaric analog and isovector monopole giant resonances", Physical Review С 63 (2001) 064312-1 064312-7.

12. M.JI. Горелик, М.Г. Урин "Структура и прямой протонный распад изобарического аналогового и изовекторного монопольного гигантских резонансов", Ядерная Физика т.64 н.З (2001) 560 569.

13. V.A. Rodin, Е.А. Moukhai, М.Н. Urin "Structure and decay properties of spin-dipole giant resonances within a semimicroscopical approach", Physics Letters В 447 (1999) 8-14.

14. A. Erell et al. "Measurements on isovector giant resonances in pion charge exchange", Physical Review С 34 (1986) 1822-1844.

15. R.G.T. Zegers, A.M. van den Berg, S. Brandenburg, et al. "Observation of the isovector giant monopole resonances in the (3He,t) reaction" Nuclear Physics A 687 (2001) 262-269.

16. S. Stringari "Sum rules for compression modes", Physics Letters 108 В (1982) 232-236.

17. J.P. Blaizot, J.F. Berger, J. Decharge, M. Girod "Microscopic and macroscopic determinations of nuclear compressibility", Nuclear Physics A 591 (1995) 435-457.

18. J.P. Blaizot "Breathing modes and compressibility", Nuclear Physics A649 (1999) 61c-65c.

19. W.T.A. Borghols et al. "Particle decay of the giant resonance region in 90Zr and especially of the giant monopole resonance", Nuclear Physics A 504 (1989) 231-268.

20. W.T.A. Borghols et al. "Neutron decay of the giant resonance region in 124Sn and especially of the giant monopole resonance", Nuclear Physics A 515 (1990) 173-206.

21. S. Brandenburg et al. "Decay of the isoscalar giant monopole resonance in 208Pb", Nuclear Physics A 466 (1987) 29-69.

22. S. Brandenburg et al. "Evidence for a (semi)direct component in the decay of the isoscalar giant monopole in 208Pb", Physical Review C 39 (1989) 2448-2451.

23. A. Bracco, J. R. Beene, N. Van Giai, P. F. Bortignon, F. Zardi , R. A. Broglia "Study of the breathing mode of 208Pb through neutron decay", Physical Review Letters 60 (1988) 2603-2606.

24. G. Colo, P. F. Bortignon, N. Van Giai, A. Bracco, R.A. Broglia "Damping properties of the breathing mode in 208Pb", Physics Letters B 276 (1992) 279-284.

25. B.F. Davis et al. "Evidence for the isoscalar giant dipole resonance in 208Pb using inelastic a scattering at and near 0°", Physical Review Letters 79 (1997) 609-612.

26. H.L. Clark, Y.-W. Lui, D.H. Youngblood "Isoscalar giant dipole resonancein 90Zr, 116Sn, and 208Pb", Phys. Rev. C 63 (2001) 031301-1 031301-5.

27. T.D. Poelhekken, S.K.B. Hesmondhalgh, H.J. Hofmann, A. van der Woude, M.N. Harakeh "Low-energy isoscalar dipole strength, in 40Ca, 58Ni, 90Zr and 208РЪ", Physics Letters В 278 (1992) 423-427.

28. M.L. Gorelik, S. Shlomo, M.H. Urin "Structure and direct nucleon decay properties of isoscalar giant monopole and dipole resonances", Physical Review С 62 (2000) 044301-1 044301-6.

29. G. Colo, N. Van Giai, P.F. Bortignon, M.R. Quaglia "On dipole compression modes in nuclei", Physics Letters В 485 (2000) 362-366.

30. D. Vretenar, A. Wandelt, P. Ring "Isoscalar dipole mode in relativistic random phase approximation" Physics Letters В 487 (2000) 334-340.

31. S. Shlomo, A.I. Sanzhur "Isoscalar giant dipole resonance and nuclear matter incompressibility coefficient", arXiv:nucl-th/0011098, Physical Review С 65 (2002) 044310.

32. M.L. Gorelik, M.H. Urin "Properties of the isoscalar giant dipole resonance", Physical Review С 64 (2001) 047301-1 047301-4.

33. M.JI. Горелик, М.Г. Урин "О свойствах изоскалярного дипольного гигантского резонанса", Известия РАН (сер. физ.) т. 66 н.З (2002) 374 379.

34. M.N. Harakeh, частное сообщение.

35. S.E. Muraviev, I. Rotter, S. Shlomo, M.H. Urin "The isoscalar monopole giant resonance in 208Pb and resonance trapping", Physical Review С 59 (1999) 2040.

36. I.N. Boboshin, A.V. Varlamov, V.V. Varlamov, D.S. Rudenko, M.E.

37. Stepanov, The Centre for Photonuclear Experimental Data, CDFEnuclear data bases, http://depni.npi.msu.su/cdfe. INP preprint 9926/584, Moscow, 1999.

38. G.A. Chekomazov, M.H. Urin "On direct nucleon decay of the giant dipole resonance and pliotonucleon reactions", Physics Letters В 354 (1995) 713.

39. V.A. Rodin, M.H. Urin "On the neutron radiative capture in the vicinity of the giant dipole resonance", Physics Letters В 480 (2000) 45-52.

40. R.Pitthan. Proceedings of the Giant Multipole Resonances Topical Conference (Oak Ridge, Tennessee, October 1979), edited by F.E.Bertrand. Harwood Academic Publishers, Switzerland, 1980, p. 161.

41. A.Van der Woude. The Electric Giant Resonances. In: International Review of Nuclear Physics Vol.7,1991: Electric and Magnetic Giant Resonances in Nuclei, edited by J.Speth. World Scientific Publishing Company, Singapore, 99-232.

42. J.Speth, J.Wambach. Theory of Giant Resonances. In: International Review of Nuclear Physics Vol.7, 1991: Electric and Magnetic Giant Resonances in Nuclei, edited by J.Speth. World Scientific Publishing Company, Singapore, 1-97.

43. T. Murakami, I. Halpern, S.A. Wender, et al. "Forward-to-backward asymmetry of the (7, n) reaction in the energy range 20-30 Mev", Physical Review С 35 (1987) 479-494.

44. D.W. Storm, I. Halpern, T. Murakami, S.A. Wender, et al. "(7, n) studies of the giant isovector E2 resonance in lead, cadmium, and calcium", Can. J. Phys. 65 (1987) 677-682.

45. O.A. Rumyantsev, M.H. Urin "The strength of the analog and Gamow-Teller giant resonances and hindrance of the 2nbb-decay rate", Physics Letters В 443 (1998) 51-57.

46. М.Г. Урин, Релаксация ядерных возбуждений (Москва, Энергоатом-издат, 1991).

47. О. Бор, Б. Моттельсон, Структура атомного ядра, Т.1 /Пер. с англ./ (Москва, Мир, 1971).

48. В.Г. Соловьев, Теория атомного ядра: ядерные модели (Москва, Энергоиздат, 1981).

49. М.Г. Урин, ЖЭТФ 38 (1960) 1852.

50. С. A. Whitten, N. Stein, G.E. Holland, D.A. Bromley "Single-hole structure of Pb207", Physical Review 188 (1969) 1941-1947.

51. S.Y. van der Werf, M.N. Harakeh, E.N.M. Quint "Neutron spectroscopic factors in 208Pb from the proton decay of the 208Bi isobaric analog state", Physics Letters В 216 (1989) 15-19.

52. A. Likar, T. Vidmar "Neutron optical potentials from capture reactions", Nuclear Physics A 615 (1997) 18-32.

53. K.P. Lieb, J.J. Kent, T. Hausmann, C.E. Watson "Weak-coupling states in odd Zr isotopes", Physics Letters 32 В (1970) 273-276.

54. J. Janecke, J.A. Bordewijk, S.Y. van der Werf, M.N. Harakeh "Escape and spreading widths of the isobaric analog states of Sn and Те isotopes", Nuclear Physics A 552 (1993) 323-339.

55. M.S. Antony, A. Pape, J. Britz "Coulomb displacement energies between analog levels for 3<A<239", Atomic Data and Nuclear Data Tables 66 (1997) 1-63.

56. Б.Я. Гужовский, А.Г. Звенигородский, С.В. Трусилло, С.Н. Абрамович "Эксперименты по проверке теории изобар-аналоговых резонан-сов. Изотопы кадмия и олова", Ядерная Физика 21 (1975) 930-944.

57. P. Richard, C.F. Moore, J.A. Becker, J.D. Fox "Isobaric analogue states in heavy nuclei. III. Tin isotopes", Physical Review 145 (1966) 971-981.

58. J.L. Foster, P.J. Riley, C.F. Moore "Isobaric analog resonances in proton scattering from 124Te, 126Te, 128Te and 130Te", Phys. Rev. 175 (1968) 14981516.

59. Б.Я. Гужовский, А.Г. Звенигородский, С.В. Трусилло, С.Н. Абрамович "Эксперименты по проверке теории изобар-аналоговых резонан-сов", Ядерная Физика 20 (1974) 449-460.

60. N. Auerbach, A. Klein "A microscopic theory of giant electric isovector resonances", Nuclear Physics A 395 (1983) 77-118.

61. V.A. Rodin, M.H. Urin "Direct-decay properties of charge-exchange spin giant resonances", Nuclear Physics A 687 (2001) 276c-281c.

62. J. Reiter, H.L. Harney "Isospin mixing matrix elements extracted from isobaric analog resonances", Z. Phys. A Atomic Nuclei 337 (1990) 121129.

63. М.Л. Горелик, И.В. Сафонов, М.Г. Урин "О фрагментационной ширине изобарических аналоговых резонансов в среднетяжелых сферических ядрах" Научная сессия МИФИ-2002. Сборник научных трудов, том 5, стр. 225 227.

64. S. Shlomo, G. Bertsch "Nuclear response in the continuum", Nuclear Physics A 243 (1975) 507-515.

65. О. Бор, Б. Моттельсон, Структура атомного ядра, Т.2 /Пер. с англ./ (Москва, Мир, 1977).

66. С. Mahaux, R. Sartor "Variational moment approach to the single-particle properties of protons in 208Pb", Nucl. Phys. A 503 (1989) 525-559.

67. S.E. Muraviev, M.H. Urin "On the direct nucleon decay of giant resonances", Physics Letters В 280 (1992) 1; "Partial escape widths of giant resonances", Nuclear Physics A 572 (1994) 267.

68. N. Van Giai, H. Sagawa "Monopole and dipole compression modes in nuclei", Nuclear Physics A371 (1981) 1-18.

69. R. de Haro, S. Krewald, J. Speth "Compression mode strength in Physical Review С 26 (1982) 1649-1660.

70. J. Speth, E. Werner, W. Wild "Theory of finite Fermi systems and applications to the lead region", Physics Reports 33 С (1977) 127-208.

71. D.H. Youngblood, H.L. Clark, Y.-W. Ltd "Incompressibility of nuclear matter from the giant monopole resonances", Physical Review Letters 82 (1999) 691-694.

72. I. Bobeldijk et al. "High-momentum protons in 208Pb", Physical Review Letters 73 (1994) 2684-2687.

73. M.JT. Горелик, М.Г. Урин "О свойствах обертона изоскалярного монопольного гигантского резонанса" Научная сессия МИФИ-2002. Сборник научных трудов, том 5, стр. 227 229.

74. B.L. Berman, S.C. Fultz "Measurements of the giant dipole resonance with monoenergetic photons", Rev. of Mod. Phys.47 (1975) 713-761.

75. М.Л.Горелик, А.Б.Тулупов, М.Г.Урин "Об асимметрии углового распределения реакции (у, п) в области энергии изовекторного электрического квадрупольного резонанса", препринт ИЯИ-1072/2002 10с.

76. A.M. Балдин, В.И. Гольданский, В.М. Максименко, И.Л. Розенталь, Кинематика ядерных реакций (Москва, Атомиздат, 1968).