Анотація до роботи:

Афанасьєв С.М. Утворення ядра ⁸Be в реакціях багаточастинкового фоторозщеплення ядра ¹²С. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 – фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій – Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2008.

У дисертації виконано дослідження з реакцій багаточастинкового фоторозщеплення ядра ¹²С - ¹²С(g,3a), ¹²С(g,n)³Не2a і ¹²С(g,p)³Н2a при енергії E_g^макс < 150 МеВ. Виміряно повний переріз в реакціях ¹²С(g,3a) і ¹²С(g,n)³Не2a. Виконано аналіз мод розпаду реакцій і виявлено, що розпад йде з утворенням збуджених станів ядра ⁸Be на проміжному етапі. Визначено відносні внески можливих мод розпаду і розділено події за парціальними каналами реакцій, пов'язаних з утворенням проміжного ядра ⁸Be в певних станах. У кривій збудження ядра ⁸Ве між основним (OC) і першим збудженим станами ядра ⁸Be виявлено резонанс з параметрами Е₀=0.72 МеВ, Г=0.75 МеВ, який в літературі здобув назву аномалія-примара (АП). Встановлено, що АП і OC мають однакові квантово-механічні властивості і поява АП може бути пояснена модуляцією кривої збудження OC вірогідністю проникності потенційного бар'єру a-частинкою.

Метою дисертаційного дослідження було встановлення механізму утворення ядра ⁸Ве в багаточастинкових фотореакціях на ядрі ¹²С. Основне завдання полягало у виділенні подій, що належать парціальним каналам утворення проміжного ядра ⁸Ве та аналіз енергетичних і кутових розподілів продуктів розпаду ядра ⁸Ве.

Найбільш важливі результати проведених досліджень можна сформулювати наступним чином:

1. Одержано повний переріз реакції ¹²С(g,3a) в енергетичному інтервалі від порога реакції до 40 МеВ. Суттєве збільшення значення повного перерізу реакції ¹²С(g,3a) в біляпороговій області енергій g-кванта порівняно з даними інших експериментів пояснено втратою низькоенергетичних a-частинок у роботах, які виконано за допомогою фотоемульсіонної методики.

Для реакції ¹²С(g,n)³He2a повний переріз в діапазоні енергій g-кванта від порога реакції до 150 МеВ виміряно вперше.

2. Встановлено, що реакція ¹²С(g,3a) є послідовного типу з утворенням на проміжному стані збудженого ядра ⁸Be. У розподілі подій за енергією збудження системи двох a-частинок виявлено 6 резонансів. Визначено їх параметри, що дозволило ототожнити резонанси із збудженими станами ядра ⁸Ве: основний стан, аномалія-примара, 1^й, 2^й, неподільні 3^й і 4^й збуджені стани, а також комбінація високозбуджених станів. Було зроблено оцінку відносного вкладу парціальних каналів утворення ядра ⁸Be у повний спектр збудження системи двох a-частинок.

3. Одержано парціальні перерізи каналів утворення ядра ⁸Be в різних збуджених станах в реакції ¹²С(g,a)⁸Be*. Утворення основного стану і аномалії-примари спостерігаються до 32 МеВ і відношення їх перерізів близьке до одиниці. У їх сумарному перерізу спостерігається п'ять резонансів. Виявлена кореляція між енергією Е_gⁱ, що відповідає i-му максимуму перерізу і енергією збудження Е₀ⁱ i-го рівня ядра ⁸Ве. Утворення збуджених станів ядра ⁸Be відбувається у вузьких інтервалах енергії g-кванта, а перерізи мають резонансну форму. Визначені енергії g-кванта, що відповідають положенню максимумів парціальних перерізів, і ширини резонансів. Знайдено, що положення максимумів перерізів (E_g^j) для каналу утворення j-того рівня ядра ⁸Be корелює з енергією збудження E₀^j+1 (j+1)-ого рівня ядра ⁸Be: E_g^j = E₀^j+1 + e, де e - поріг реакції ¹²С(g,a)⁸Ве. Пояснення якісно знайдено в рамках моделі взаємодії g-кванта з віртуальним квазіядром ⁸Be. Механізм реакції представлено у вигляді 3-кутної Фейнмановської діаграми.

4. Встановлено, що реакції ¹²С(g,n)³Не2a і ¹²С(g,p)³Н2a послідовного типу: відділяється нуклон і утворюється проміжне збуджене ядро ¹¹С*(¹¹В*), яке розпадається за двома каналами - ³Не(³Н)+⁸Ве^* і a+⁷Ве^*(⁷Li^*). Знайдено, що утворюються основний і перший збуджений стани ядра ⁸Ве і другий збуджений стан ядра ⁷Ве(⁷Li). Визначено внесок каналів утворення збуджених станів ядер ⁸Ве і ⁷Ве(⁷Li). Відношення імовірності гілок розпаду ¹¹С*(¹¹В*)³Не(³Н)+⁸Ве^* і ¹¹С*(¹¹В*)a+⁷Ве^*(⁷Li^*) дорівнює 2.85 ± 0.50, а імовірності утворення основного і першого збудженого станів ядра ⁸Ве - 0.38 ± 0.07.

5. У кривій збудження ядра ⁸Ве реакцій ¹²С(g,3a), ¹²С(g,n)³Не2a і ¹²С(g,p)³Н2a між основним (ОС) і першим збудженим станами виявлено резонанс з параметрами Е₀=0.72 МеВ, Г=0.75 МеВ. Показано, що резонанс має: а) однакові з ОС спін і парність - J^p = 0⁺; б) однаковий з ОС відносний вихід; в) однакові з ОС кутові розподіли в системі спокою проміжної системи; г) незалежність параметрів кривої збудження резонансу від типу реакції. Механізм утворення резонансу і його властивості узгоджуються з розрахунками, отриманими у однорівневому наближенні R-матричної теорії ядерних реакцій. Поява резонансу може бути пояснена модуляцією кривої збудження ОС ядра ⁸Ве вірогідністю проникності потенційного бар'єру a-частинкою. Резонанс був ідентифікований як біляпорогова аномалія-примара (АП). У фотоядерних реакціях АП спостерігається вперше.

Автор висловлює глибоку подяку науковому керівнику Ходячих О.Ф. за запропоновану тему дисертації та підтримку при виконанні роботи, лаборантам Браташевській Т.Л., Завертаній В.І. і Яровенко М.М. за допомогу у відборі і вимірюванні подій; професору Сорокіну П. В. за плідне обговорення результатів і низку цінних зауважень.

Публікації автора:

1. Afanas’ev S.N. The ⁸Be ground state formation in ¹²C(g,3a)-reaction / S.N. Afanas’ev, A.F. Khodyachikh // Problems of Atomic Science and Technology. Series: Nucl. Phys. Invest. (37). — 2001. — №1. — P. 56—58.

2. Afanas’ev S.N. Total and partial cross sections in the ¹²С(g,3a) reaction / S.N. Afanas’ev, A.F. Khodyachikh // Problems of Atomic Science and Technology. Series: Nucl. Phys. Invest. (44). — 2004. — №1. — P. 14—18.

3. Afanas’ev S.N. Main results on nuclear physics obtained at IPHENP NSC KIPT during 2002-2004 years / S.N. Afanas’ev, A.S. Kachan, A.F. Khodyachikh, I.V. Kurguz, R.P. Slabospitsky, I.V. Ushakov, A.N. Vodin // Problems of Atomic Science and Technology. Series: Nucl. Phys. Invest. (45). — 2005. — №6. — P. 3—10.

4. Афанасьев С.Н. Исследование механизма реакций четырехчастичного фоторасщепления ядра углерода / С.Н. Афанасьев, Е.С. Горбенко, А.Ф. Ходячих // Ядерная Физика. — 2007. — Т. 70. — №5. — С. 873—881.

5. Афанасьєв С.М. Утворення основного стану ядра ⁸Ве в реакціях ¹²С(g,n)³Не2a і ¹²С(g,p)³Н2a / Афанасьєв С.М., Горбенко Е.С., Ходячих О.Ф. // Укр. Фіз. Журнал. — 2007. — Т. 52. — №10. — С. 925—932.

6. Афанасьев С. Н. Фоторасщепление ядра ¹²C на три a-частицы при энергиях до 40 МэВ / С.Н. Афанасьев, А.Ф. Ходячих // Программа і тези доповідей конференції молодих вчених і аспірантів ["ІЕФ-2003"], (Ужгород, 10-12 вересня 2003 р.), Інст-т електр. фіз. НАН України. — 2003. — С. 55.

7. Афанасьев С. Н. Реакция ¹²C(g,n)³He2a в промежуточной области энергий / С.Н. Афанасьев, А.Ф. Ходячих // Тезисы 54-го Международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра ["Ядро-2004"], (Белгород, Россия, 22-25 июня 2004 г.), Белг. гос. ун-т. — 2004. — С. 195.

8. Афанасьев С.Н. Исследование механизма реакций четырехчастичного фоторасщепления ядра углерода / С.Н. Афанасьев, А.Ф. Ходячих // Тезисы докладов III конференции по физике высоких энергий и ускорителям, (Харьков, 28 февраля – 4 марта 2005 г.), Харк. физ. техн. инст. — 2005. — С. 19.

9. Афанасьев С.Н. Образование основного состояния ядра ⁸Be в реакциях ¹²С(g,n)³He2a и ¹²С(g,p)³H2a / С.Н. Афанасьев, А.Ф. Ходячих // Тезисы докладов III конференции по физике высоких энергий и ускорителям, (Харьков, 28 февраля – 4 марта 2005 г.), Харк. физ. техн. инст. — 2005. — С. 20.

10. Афанасьєв С.М. Дослідження механізму чотирьохчасткового фоторозщеплення ядра вуглецю при Е_g^макс=150 МеВ / Афанасьєв С.М., Горбенко Е.С., Ходячих О.Ф. // Тези доповідей Всеукраїнського з’їзду ["Фізика в Україні"], (Одеса, 03-06 жовтня 2005 р.), Одес. нац. ун-т ім. І.І. Мечникова —2005. — С. 60.

11. Афанасьев С.Н. Механизм взаимодействия -кванта с ядром углерода в реакции ¹²С(g,3a) / С.Н. Афанасьев, А.Ф. Ходячих // Тезисы докладов IV конференции по физике высоких энергий и ускорителям, (Харьков, 27 февраля – 3 марта 2006 г.), Харк. физ. техн. инст. — 2006. — С. 22.

12. Афанасьев С.Н. Резонансные состояния в системе двух частиц в реакциях четырехчастичного фоторасщепления ядра ¹²С / С.Н. Афанасьев, Е.С. Горбенко, А.Ф. Ходячих // Тезисы докладов IV конференции по физике высоких энергий и ускорителям, (Харьков, 27 февраля – 3 марта 2006 г.), Харк. физ. техн. инст. —2006. — С. 22.

13. Афанасьев С.Н. О механизме образования возбужденных состояния ядра ⁸Ве в реакции ¹²С(g,3a) / С.Н. Афанасьев, А.Ф. Ходячих // Book of abstracts International Conference ["Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy (NPAE-Kyiv2006)"], (Київ, 29 травня – 3 червня 2006 р.), Інст-т ядерн. досл. НАН України — 2006. — С. 57.

14. Афанасьев С.Н. Образование низковозбужденных состояния ядра ⁸Ве в реакциях четырехчастичного фоторасщепления ядра ¹²С / С.Н. Афанасьев, Е.С. Горбенко, А.Ф. Ходячих // Материалы 56-го Международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра ["Ядро-2006"], (Саров, Россия, 4–8 сентября 2006 г.), Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский НИИ экспериментальной физики — 2006. — C. 106.

15. Афанасьев С.Н. Аномалия-Призрак ядра ⁸Be в реакциях ¹²C(g,n)³He2a и ¹²C(g,р)³H2a / С.Н. Афанасьев, Е.С. Горбенко, А.Ф. Ходячих // Тезисы докладов V конференции по физике высоких энергий и ускорителям, (Харьков, 26 февраля – 2 марта 2007 г.), Харк. физ. техн. инст. — 2007. — С. 29.