Анотація до роботи:

Поворозник О.М. Утворення та розпад незв’язаних станів найлегших ядер, їх енергетичні характеристики та структура. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій. – Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ, 2008.

Дисертаційна робота присвячена визначенню енергетичних характеристик незв’язаних рівнів таких найлегших ядер, як ⁴Н, ⁴Не, ⁵Не, ⁵Li, ⁶He, ⁶Li та ⁸Ве. Експериментальні дані отримувались з дослідження як в кінематично повних, так і кінематично неповних експериментах тричастинкових та чотиричастинкових каналів реакцій, викликаних взаємодією пучків альфа-частинок з ядрами дейтерію, тритію, ³Не та ¹²С.

З метою повнішого врахування експериментальних умов та спрощення процесу обробки результатів розроблено методику розрахунку кінематичних співвідношень для тричастинкових реакцій та процедуру обробки двовимірних спектрів збігів, отриманих з кінематично повного дослідження тричастинкових реакцій, що ґрунтуються на використанні методу Монте–Карло. Виконані удосконалення в експериментальній методиці дозволили провести експериментальні дослідження три- та чотиричастинкових вихідних каналів ядерних реакцій, спричинених взаємодією пучків альфа частинок, прискорених до енергії 27,2 та 67,2 МеВ, з ядрами дейтерію, тритію, t-частинок та ¹²С, отримати численні двовимірні спектри збігів та, проаналізувавши отриману експериментальну інформацію в рамках моделі послідовного розпаду, ідентифікувати як відомі, так і передбачувані теоретично нові збуджені рівні та визначити експериментально енергії збудження та енергетичні ширини і структуру цих незв’язаних станів.

У висновках сформульовані та перелічені основні результати, отримані в дисертаційній роботі:

1. Для вивчення енергетичних характеристик спектрів збудження найлегших ядер застосовано кореляційні експерименти, методика яких була модернізована та доповнена суттєво новими елементами та вдосконаленнями: розроблено та виготовлено комбіновані DЕЕ телескопи, створено нові підходи до калібрування детекторних систем та метод оцінки точності виміряних двовимірних спектрів збігів на основі аналізу спектрів енергетичного балансу.

2. Для того, щоб процеси планування кореляційних експериментів та опрацювання отриманих в них даних повніше враховували експериментальні умови, було розроблено нові методики розрахунку кінематичних співвідношень для тричастинкових реакцій з урахуванням дійсних експериментальних умов та процедуру обробки двовимірних спектрів збігів з кінематично повного дослідження тричастинкових реакцій на основі використання методу Монте-Карло.

3. Отримано нові дані про положення та ширину перших збуджених станів ядер ⁵Не та ⁵Li з аналізу інклюзивних та двовимірних спектрів збігів, отриманих з дослідження реакцій: ³Н(³Не)(a,d)an(aр), ²Н(a,рa)n при Е_a = 27,2 МеВ та ³H(a,da)n при Е_a = 27,2 та 67,2 МеВ. Встановлено, що усереднена величина 1р спін-орбітального розщеплення основного та першого збудженого рівнів ядра ⁵Не менша 2 МеВ, що узгоджується з передбаченнями сучасних теоретичних підходів.

4. Вперше проведено кінематично повне дослідження тричастинкових ³H(a,da)n, ³H(a,tt)p, ³H(a,tt)n, ³H(a,dd)t та ³H(a,dt)d реакцій в інверсній кінематиці експерименту одночасно при енергії пучка альфа-частинок 67,2 МеВ.

В результаті аналізу двовимірних спектрів t-t-збігів підтверджено існування основного незв’язаного стану ядра ⁴Н (системи n+t): E_g.s. = E_nt = 3,22 (0,25) МеВ, Г = 2,9 (1,1 )МеВ.

Вперше в одному експерименті одночасно досліджено тричастинкові реакції ³Н(a,tt)p, ³Н(a,tt)n та ³Н(a,td)d та встановлено кластерну будову збуджених станів ядра ⁴Не, визначено їх енергії збудження та енергетичні ширини: а) для перших семи збуджених рівнів, яким властива t+p конфігурація; б) для цих же рівнів (окрім першого збудженого стану), які розпадаються через випромінювання пари t+n; в) для двох високозбуджених, які розпадаються через випромінювання пари дейтронів. Отримані з різних реакцій енергетичні параметри одних і тих збуджених рівнів у межах похибок співпадають.

Виявлено триплет збуджених рівнів у високоенергетичній ділянці спектру збудження ядра ⁵Не, які розпадаються як через випромінювання пари a+n, так і d+t, та визначено, що їх енергії збудження та енергетичні ширини у випадку розпаду по a+n каналу - E₁ = 20,73(0,34) МеВ, Г₁ = 0,15(0,08) МеВ; E₂ = 19,95(0,10) МеВ, Г₂ = 0,42(0,37) МеВ; E₃ = 18,94(0,11) МеВ; Г₃ = 0,75(0,29) МеВ, а по каналу розпаду на d+t: E₁= 20,00(0,06) МеВ; Г₁ = 0,16(0,20) МеВ; E₂ = 19,76(0,16) МеВ; Г₂ = 0,56(0,16) МеВ; E₃ = 19,95(0,14) МеВ; Г₃ = 0,69(0,54) МеВ.

В спектрі збудження ядра ⁶Li в енергетичному діапазоні від 7 до 15 МеВ з аналізу двовимірних спектрів d-a збігів з тричастинкової ³H(a,da)n реакції вперше спостерігались три збуджені стани, існування яких передбачено численними теоретичними розрахунками, і визначено їх енергії збудження та енергетичні ширини.

5. Вперше продемонстровано, завдяки ефекту накопичення в титан-тритієвих мішенях ядер ³Не радіогенного походження, можливість використання цих ядер як мішеней та проведено кінематично повні дослідження тричастинкових ³Hе(a,рa)d (Е_a = 27,2 МеВ) та ³Не(a,dt)²Не (Е_a = 67,2 МеВ) реакцій .

Завдяки аналізу двовимірних спектрів визначено енергії збудження та енергетичні ширини перших чотирьох станів ⁶Li, яким властива a+d конфігурація.

Вперше з аналізу тричастинкової ³Не(a,dt)²Не реакції виявлено нові рівні ⁵Li, що розпадаються через випромінювання тритона та пари протонів з нульовою відносною енергією – діпротона, та визначено їх енергії збудження та енергетичні ширини (Е = 19,67(0,18) МеВ, Г= 0,92(0,71) МеВ та Е = 20,43(0,14) МеВ, Г = 0,16(0,14) МеВ).

6. Встановлено, що одним із основних механізмів розпаду першого збудженого стану ⁶He (1,79МеВ, 2⁺) є утворення a-частинки та випромінення двох нейтронів з відносною енергією близькою до нуля (дінейтрона).

7. Вперше виконано пошук нових рівнів в спектрі збудження ядра ⁶He за допомогою вимірювання та аналізу інклюзивного спектру протонів з чотиричастинкової реакції ³H(a,p)2an при Е_a = 27,2 МеВ, а також кореляційних кінематично неповних досліджень цієї ж з чотиричастинкової реакції ³H(a,pa)2n при Е_a = 27,2 МеВ та 67,2 МеВВ спектрах збудження ядра ⁶He, перерахованих як з інклюзивних спектрів протонів, так із двовимірних спектрів р-a збігів, окрім відомого першого збудженого стану ⁶He (1.79 МеВ), виявлено новий рівень з енергією збудження »3 МеВ та енергетичною шириною »1 МеВ (з аналізу інклюзивних спектрів ця ширина була »2МеВ), а при енергії Е_a= 67,2 МеВ - два збуджені стани: другий збуджений з тим же значенням енергії збудження »3 МеВ та ширнии »1МеВ та третій збуджений рівень з енергією збудження »5 МеВ з енергетичною шириною »2 МеВ.

8. В Q-спектрах, отриманих з перерахунку двовимірних спектрів a-a збігів з реакції ¹²С(a, aa)⁸Ве, окрім відомих основного, першого та другого збудженого станів ядра ⁸Ве, виявлено ще один збуджений рівень з Е = 7,02(0,10) МеВ, Г = 2,97(0,10) МеВ.

Публікації автора:

1. Немец О.Ф., Ясногородский А.М., Осташко В.В.,Повоpозник О.М., Урин В.Н. Спектр дейтронов из реакции расщепления ядер ³He пучком a-частиц // Письма в ЖЭТФ.- 1982. - Т.35, № 12. - C. 557 - 559.

2. Горпинич О.К., Конфедератенко В.И., Повоpозник О.М., Стружко Б.Г. Исследования резонансов ⁵Не и распада состояния 1.8 МэВ в системе a+t // Известия АН СССР, сер. физ. - 1991. - Т. 55, №11.- C. 2253 - 2256.

3. Горпинич О.К., Конфедератенко В.И., Повоpозник О.М., Стружко Б.Г. Упругое рассеяние и реакции при взаимодействии альфа-частиц с тритием //Известия РАН, сер. физ. - 1992. -Т.56 ,№3.- C. 192 - 196.

4. Горпинич О.К., Павленко В.М., Повоpозник О.М., Стружко Б.Г. О вкладе несвязанных состояний ядра ⁶Li в инклюзивные спектры дейтронов (a,d) реакции на ядрах ³Н, ³Не // Изв. РАН, сер. физ.-1993.-Т.57, №1.-C.121-126.

5. Горпинич О.К., Павленко В.Н., Повоpозник О.М., Рудчик А.Т., Стружко Б.Г. Про вплив непружних каналів на пружне розсіяння a-частинок на тритії // УФЖ – 1997. - T. 42, No 9.- C. 1043 - 1045.

6. Барабаш Л.И., БердниченкоС.В., КонфедератенкоВ.И.б Лащенов В.В., Повоpозник О.М.,Немец O.Ф., Пилипченко, В.А.Стружко Б.Г.Об исследовании резонансов ⁴Н в реакции d+t//ИзвестияАН СССР, серия физическая-1987-т.53.,№1с.175-177

7. Конфедеpатенко В.І., Повоpозник О.М., Стpужко Б.Г., Лащонов Б.В. Дослiдження 3-частинкових каналiв pеакцiї d+t пpи енеpгiї пучка Е_d = 47,3 МеВ // УФЖ .- 1994.- Т. 39.- С. 393 - 397.

8. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Пшедзял А.П., Стружко Б.Г. Изучение механизмов ³H(a,tt)p и ³H(a,ta)n реакций при E_a = 67,2 МэВ // Изв. РАН, сер. физ. - 1999. – Т. 63, №5.- C. 1028 - 1031.

9. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Пшедзял А.П., Стружко Б.Г. Исследование высоковозбужденных состояний ⁵Hе и ⁶Li в a+t взаимодействии при E_a = 67,2 МэВ // Изв. РАН, сер. физ. - 2000. – Т. 64, №1.- C. 103 - 106.

10. Горпинич О.K., Гранцев В.І., Дряпаченко І.П., Пірнак Віт.М., Повоpозник О.М., Пшедзял А.П., Рознюк Ю.С., Руденко Б.А., Стружко Б.Г. Дослідження в кінематично повному експерименті системи d + a при енергії a-частинок 27,2 МеВ // УФЖ. - 2000. - T. 45, No 3. - C. 270 - 273.

11. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Дослідження в кінематично повному експерименті системи t+a при енергії a-частинок 27,2 МеВ // Збірник наукових праць Iнституту ядерних досліджень.- Київ, - 2000.- №1.- C. 59 - 63.

12. Горпинич О.K., Пірнак Віт.М., Повоpозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Про деякі механізми a+¹²С взаємодії при енергії альфа - частинок 27,2 МeВ // Збірник наукових праць Iнституту ядерних досліджень, Київ.- 2001.- № 2(4).- С. 40 – 43.

13. Горпинич О.K., Пирнак Вит.Н., Повоpозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. О некоторых механизмах взаимодействия альфа-частиц с энергией 27,2 МэВ с ядрами углерода // Изв. АН, сер. физ. - 2001. – Т. 65, №5.- C. 778 - 781.

14. Горпинич О.K., Пирнак Вит.Н., Повоpозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Исследование основного и возбужденного уровней ядра ⁵Li в d+a системе // Изв. АН, сер. физ. - 2001. – Т. 65, №5. - С. 698 - 700.

15. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Дослідження розпаду першого збудженого рівня ⁶Не з a + t взаємодії //Збірник наукових праць Iнституту ядерних досліджень, Київ. - 2001.-№ 3(5). - С. 53 - 59.

16. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Pознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Про механізм розпаду збудженого рівня ⁶Не, утвореного при a+t–взаємодії // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Фізика.- 2001.- №10. - C. 107 - 110.

17. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Pознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Дослідження незв’язаних станів ядра ⁵Не із взаємодії альфа-частинок з тритієм при енергії 27,2 МеВ // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Фізика. - 2001.- №10. - C. 122 - 124.

18. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Ячменьов О.О. Розрахунки енергетичної залежності світловиходу сцинтилятору NaJ(Tl) при реєстрації p, d, t, ³He та ⁴Не //Збірник наукових праць Iнституту ядерних досліджень, Київ.- 2002. - №4(7). - С. 163 - 169.

19. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Исследование возбужденных свойств ядра ⁶Не из взаимодействия альфа-частиц с ядрами трития // LI Совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Свойства возбужденных состояний атомных ядер и механизмы ядерных реакций /Тезисы докладов. Саров.- 2001.- С.148; Изв. РАН, сер. физ. - 2002. – Т. 66, №5. - С. 743 - 745.

20. Горпинич О.К., Повоpозник О.М., Ячменьов О.О. Використання залежності dE/dx ~ Eⁿ/a для калібровки DЕ-Е телескопів //Збірник наукових праць Iнституту ядерних досліджень, Київ.- 2002. - №5(8).- C.211-215.

21. Горпинич О.К., Поворозник О.М., Рознюк Ю.С., Стружко Б.Г. Исследования возбужденных состояний ядра ⁶Li в ³He(a,pa)d реакции при энергии пучка a-частиц 27,2 МэВ//52 Международное совещание по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ядро-2002 / Тезисы докладов международного совещания 18=22 июня 2002 г., Москва.- С.188; Изв. РАН, сер. физ. - 2003. – т.67,№5.- С.1583-1585.

22. Горпинич О.К., Поворозник О.М., Стружко Б.Г., Ячменьов О.О. Про визначення енергетичних параметрів в кореляційних експериментах // УФЖ. – 2002. - Т. 47, №12. - C. 1189 - 1187.

23. Горпинич О.К., Поворозник О.М., Стружко Б.Г. Дослідження збуджених станів ядра ⁸Ве в кореляційному експерименті // Укр. фіз. журн.- 2003. - Т.48, №5. - С. 407 - 410.

24. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M., Jachmenjov O.O. About evidence of high exited levels of ⁵Li above t+2p threshold in ³Не(a,dt)²He reaction // Укр. фіз. журн. - 2003. - Т. 48, № 10. - С. 1035 - 1037.

25. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M., Jachmenjov O.O. Investigation of excited levels of ⁶Li nucleus from the three-particle ³Н(a,da)n reaction // Ukr .J. Phys. - 2004. - V.49, №1. - P. 16 - 20.

26. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M., Jachmenjov O.O. The observation of ground state of ⁴H in ³H(a,t)n reaction // ВАНТ, сер. «Ядерно-физ. исследования» (42). - 2004. - №5. - C. 31 - 33.

27. Горпинич О.К., Поворознык О.М., Ячменев А.А. О первом возбужденном состоянии ядра ⁵He // Изв. РАН, cер. физ.- 2005.- Т. 69, №5. - С. 742 - 744.

28. Горпинич О.К., Поворознык О.М., Ячменев А.А. Структура высоковозбужденных состояний ядра ⁵He // Изв. РАН, cер. физ. - 2005. - Т. 69, №5. - С. 745 - 747.

29. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M., Jachmenjov O.O. Determination energy parameters of unbound states of ⁶Li to energy excitation 6 MeV //Ukr. J. Phys. - 2004. -V. 50, №4. - P.327 - 333.

30. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M. a+t three-body reactions and excited levels of lightest nuclei // Ядерна фізика та енергетика. Київ. - 2007.-№1(19). - С. 53 - 60.

31. Поворозник О.М. Розрахунок кінематичних співвідношень тричастинкових реакцій та обробка даних з використанням методу Монте-Карло // Ядерна фізика та енергетика. Київ. - 2007. - №2(20). - С. 131 - 139.

32. Горпинич О.К., Осташко В.В., Повоpозник О.М., Павленко Ю.Н., Стружко Б.Г. Угловое распределение дейтронов из реакции ³Н(a,d)⁵Не_{о.с. //}Тезисы докладов Международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Ленинград: Наука. - 1993. - С. 261.

33. Gorpinich O., Povoroznyk O., Strushko B. Complex research of binary and few particles reactions by a+t interaction // "New trends in nuclear physics". Proceeding of the third Kiev's international school on nuclear physics". Kiev, June 22 - July 1.- 1992. - P. 365 - 379.

34. Gorpinich O.K., Povoroznyk O.M. About high excited states of the light nuclei with A = 6 populated in a+t interaction.// LV national conference on nuclear physics “Frontiers in the physics of nucleus” / Book of abstracts, June 28 –July 1, 2005, Saint-Petersburg, Russia.- Saint-Petersburg. - 2005. -P.160.

35. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M. Excitation spectra of ⁶He from ³H(a,pa)2n reaction //LV national conference on nuclear physics “Frontiers in the physics of nucleus”/Book of abstracts, June 28 – July 1, 2005, Saint-Petersburg, Russia.- Saint-Petersburg. - 2005. - P. 161.

36. Поворозник О.М. Експериментальне дослідження незв’язаних станів найлегших ядер // Всеукраїнський з’їзд “Фізика в Україні”, тези доповідей, Україна, Одеса, 3 - 6 жовтня 2005 р. - C. 81.

37. Поворозник О.М. Вивчення збуджених станів ядра ⁴Не за допомогою тричастинкових ³H(a,tt)p, ³H(a,tt)n та ³H(a,td)d реакцій // Тезисы докладов IV конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям, 27 февраля - 3 марта 2006 г.- Харьков .- С. 34.

38. Gorpinich О.K., Povoroznyk O.M. a+t three-body reactions and excited levels of lightest nuclei // International conference “Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy”. May 29-June 03, 2006. Kyiv, Ukraine.- Book of Abstracts. - P. 56 - 57.

39. Горпинич О.К., Поворозник О.М. Пошук низькозбуджених рівнів ядер ⁶Не та ⁶Li з a+t взаємодії // Тезисы докладов V конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям. 26 февраля - 2 марта 2007 г. - Харьков. - С. 26.