Файл: Прямые реакции и изомерные переходы..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.07.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

канале. Здесь потенциал должен правильно описывать упругое рас­ сеяние частиц Ъ на ядрах В.

Волновую функцию связанного состояния можно найти из ре­ шения уравнения Шредингера для связанной частицы х

MI

(Vif)

ѵе(Р)

 

\

 

 

\~в

в~

f

1 j

= °-

где В = е х Д =

Q - j - sa — s4

е к — энергия

связи частицы х в ядре

 

 

 

В = х +

А;

 

 

 

Q — энергия

реакции;

 

Vс (р)

кулоновский

потенциал;

 

V (р) — ядерная

часть

взаимодействия.

Кулоновский

потенциал,

как

и для случая рассеяния, выбирает­

ся в виде потенциала равномерно заряженной сферы с кулоновский

радиусом

р с . Потенциал

Ѵ(р)

может

быть взят в форме Вудса—

Саксона

с параметрами

Ѵх, гх

и ах.

Глубина ямы Vх подбирается

так, чтобы дать правильную энергию связи В. Число узлов функ­ ции Ui (р) определяется характером связанного состояния, а орби­ тальный момент находится из подгонки формы угловых распреде­ лений ядерной реакции. Неопределенными параметрами остаются

значения радиуса

гх и диффузности ах. Величина

же их существен­

но влияет на интеграл /,

, ,

и, следовательно,

на

абсолютное

 

V

 

 

 

значение сечения

[102].

 

 

 

 

Вопрос о неоднозначности,

вносимой параметрами

оптического

потенциала и ямы для связанного состояния в метод искаженных

волн, подробно рассмотрен ниже.

 

 

 

 

Необходимо отметить, что при вычислении

матричного эле­

мента <b\V6r\a>

двухчастичный потенциал

ѴЬх

взят

в

грубом

приближении 3-потенциала. Физически это приближение

означа­

ет, что частица b вылетает из той же точки ядра, где

поглоти­

лась налетающая частица а. Учет конечного

радиуса

в

функции

^[гьх]

значительно усложняет вычисление

матричных

элемен­

тов,

однако интегрирование можно провести

для

некоторого

класса функций £>(Ѵ4 л .|.

Упругое рассеяние протонов и дейтронов. Строгого обоснования формы оптического потенциала не существует, поэтому выбирае­ мый потенциал всегда должен рассматриваться как один из воз­ можных вариантов.

Обычно реальная или преломляющая часть потенциала записы­ вается в форме Вудса—Саксона

Vf{r) = -V,{l+

expf(r - rs A 1 ' 3 )/ a s J}"1 .

(II.22)

Глубина этого потенциала определяется значением Vs. Размер ямы, т. е. радиус, при котором потенциал Vf (г) уменьшается в два раза

72


по сравнению со значением в центральной части ядра, задает па­

раметр

rs.

Размытость

потенциала

зависит

от параметра диффуз-

ности

as.

Ширина размытой части,

на

которой

Vf (г) спадает от

0,9 Vs

до 0,1 Vs, приблизительно равна 4,4

as.

 

использовано одно

Для мнимой части потенциала может

быть

из следующих выражений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W9(r)

= -WJ(r,

 

г„

а,)

 

 

 

 

W?(r)=WD4a,^rf(r,

d

 

rIt

а,)

(11.23}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W ? (г) = -

W0

exp { - [(г -

r, Л 1 / 3 la, ] 3 }

 

В первом случае поглощение объемное, так как функция распре­ деления Вудса — Саксона / ( г , гп а,) максимальна в централь­ ной части ядра и спадает на границе. Размеры ямы задаются параметрами W, гп а,. В остальных случаях поглощение по­ верхностное, так как функция максимальна на границе ядра на. расстоянии г,А113 от его центра.

Условимся снабжать оптический потенциал Ѵ(г) нижним ин­ дексом из двух букв. Первая обозначает форму действительной,, вторая —• мнимой части потенциала. Если преломляющая действи­ тельная часть выбрана в форме Вудса—Саксона, а поглощающая—

в виде (11.23), то потенциалы

будут обозначаться

V (г), VsD {r)r

VsG (г), соответственно.

 

 

Потенциал, обусловленный

зарядом ядра, может

быть выведен

из уравнения Пуассона при известном распределении заряда в яд­ ре. Однако, как показали детальные расчеты, рассеяние нечувст­

вительно к тонкой структуре распределения заряда

в ядре и для

практических целей достаточно брать кулоновский

потенциал в

форме равномерно заряженной сферы:

 

 

Ѵс (г)•

 

(11.24)

r>R

с

 

 

 

где Z, и Z , - заряды частицы и ядра мишени; Rc rcA— кулоновский радиус.

Спин-орбитальная часть потенциала обычно выбирается в виде поверхностного потенциала томасовского типа по аналогии с соот­ ветствующим выражением в атомной физике:

Множитель (h/MK с)2 представляет собой квадрат комптоновской длины волны п-мезона. Иногда вместо этой величины пользуются

73


•квадратом половины комптоновской длины волны нуклона. Соответствущие спин-орбитальные потенциалы тогда должны быть •связаны'.с множителем (2М/М^ ) 2 = 180,59.

Таким образом, используемый в нашей работе оптический по­ тенциал имеет 10 свободных параметров, которые определяются из подгонки экспериментальных данных. Однако, из этих десяти

параметров

только шесть, определяющие

комплексный централь­

ный ядерный потенциал, наиболее чувствительны к

изменениям

при подгонке

упругого рассеяния: Vs, rs, as

, W, r,, a,.

Кулоновский

параметр нечувствителен к подгонке и во всех вычислениях фик­

сируется.

Спин-орбитальные

параметры rs0,

as0,

Vs0

также не

являются

определяющими и

обычно

геометрические

параметры

rso и aso

приравниваются в процессе

подгонки

к

соответствующим

параметрам реальной части потенциала rs и

as,

а

глубина

спин-

орбитального взаимодействия

V s 0 лишь исправляет

форму

угло­

вых распределений на больших углах. Поэтому при анализе зави­ симостей оптических параметров от ядра к ядру, а также при рас­ смотрении их взаимной корреляции основное внимание будет уде-

.ляться параметрам действительной и мнимой частей центрального

ядерного потенциала.

 

 

 

 

Пр.о т о н н ы й

о п т и ч е с к и й

п о т е н ц и а л .

Процесс

вос­

становления оптического потенциала

из

подгонки

эксперимен­

тальных данных

не однозначен. Оказалось, что параметры

его

можно изменить

таким образом, что

они

скомпенсируют

друг

друга и снова дадут первоначальные угловые распределения уп­ ругого рассеяния и полные сечения. Это обстоятельство затруд­ няет систематику параметров для различных ядер. Однако можно надеяться, что при анализе достаточно большого количества дан­ ных проявятся некоторые закономерности в изменении параметров как функции массового числа, заряда и энергии. Результаты по­ добного рода исследований приводятся ниже.

Наиболее обширные данные по протонам собраны в [89], где содержатся сведения о 36 угловых распределениях на естествен­

ных

элементах

от

AI до

Au при значениях

энергий 9,4;

12; 14,3;

17 и

22,2 Мэв.

Ранее сделанные

расчеты

 

не позволяли

выбрать

предпочтительный

набор

геометрических

 

параметров,

поэтому

-были взяты параметры, аналогичные использованным при

анализе

нейтронных данных [38], rs

1,25

фм к

as

0,65

фм и параметры

в гауссовом

потенциале

г,

= 1,25

фм,

а,

= 0,98

фм. Величины

потенциалов

хорошо укладываются в зависимости

 

 

Vs {Мэв) = 53,3-0,55

Ер + 2 7 ( N - Z ) j A

+ 0,4 Z/Ä1',

(11.26)

 

 

 

 

W0

 

= 13,5 ± 2 Мэв.

 

 

 

(11.27)

Однако Дюриш и Гауд в работе [56], специально предпринятой для определения коэффициента члена симметрии (N—Z)/Ac использованием данных по рассеянию 10 Мэв протонов на раз-

74


деленных

изотопах

 

олова,

фактически

отрицают

зависимость

глубины

действительной

 

ямы

от члена

симметрии:

 

 

 

Vs {Мэв) = (48

±

1) +

(3 ±

5) (Л/ -

Z)jA

+ 0,4

Z/Ä'\

(11.28)

Причина противоречий относительно изотопической зависи­

мости потенциалов, по-видимому, заключается в том,

что

гео­

метрические

параметры

 

ямы

выбирались

одинаковыми

для

всех

изотопов. В работе [56] они были равны rs

=

1,26 фм,

as =

0,65 фм

для всех

изотопов

 

олова.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бечетти

и Гринлисс

[35]

 

из

анализа

упругого

рассеяния

нуклонов

с

энергией

менее

50

Мэв

на

ядрах с атомным

весом

А > 40

нашли,

что

экспериментальные

 

данные

хорошо описы­

ваются оптическим потенциалом с комбинированным

поглощением

(объемное + поверхностное),

параметры

которого

для

протонов

имеют

следующие

значения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V,

-

54,0

-

0,32

£

+

0,4

г / Л Ѵ з

+

24,0

(N Z)/A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rs

=1,17,

as

=

0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IF, = 0,22

£ — 2 , 7

 

 

 

 

(11.29)

 

 

 

Wd=

11,8

- 0 , 2 5

£

+

12,0

 

(N-Z)fA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r,

=

1,32,

 

a,

=

0,51

+

0,7

(N -

Z/A

 

 

 

 

 

 

 

 

I /

n

=

6,2,

r 0

=

1,01,

at 0

=

0,75

 

 

 

 

Для нейтронов зависимости и значения параметров аналогичны. Ватсон, Синг и Сегель [109] исследовали применимость опти­ ческой модели к легким ядрам. Они нашли потенциал с плавно меняющимися от ядра к ядру параметрами в зависимости от энергии, который в общих чертах воспроизводит угловые рас­ пределения и поляризацию на ядрах оболочки для энергии Е

нуклонов в диапазоне 10—50 Мэв:

Vs

=

60,0 -

0,30 Е +

0,4 Z/Äh

 

+

27 (N -

Z)!A

 

 

 

0,64

Е

для Е <

13,8

 

 

 

 

 

 

9,6 — 0,06 £ для £ >

13,8

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

для £ < 3 2 , 7

 

 

 

 

 

( £ - 3 2 , 7 ) 1 , 1 5

для

32,7 <

£

< 39,3

 

I- ( I L 3 ° )

 

 

7,5

 

 

для

£ >

39,3

 

 

 

1/г П =

5,5

А~\

as - 0,57,

а,

=

0,5

 

 

 

 

 

г ,

= г /

= г л !

1,15-0,001

£

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д е й т р о н н ы й

о п т и ч е с к и й

 

п о т е н ц и а л .

Рассеяние

дейтронов

проанализировано

для

большого

числа

ядер

в широком

75


интервале энергий. Глубина действительной части потенциала не

обнаруживает заметной

тенденции к

изменению

с

вариацией

энергии и атомного веса. Большинству

данных

удовлетворяет

среднее значение глубины потенциала V

« 50 Мэв. Мнимая

часть

потенциала несколько

уменьшается

с

ростом

атомного

веса:

W = 120

А~ч'Мэв.

 

 

 

 

 

 

Серия

исследований

упругого рассеяния дейтронов

на

ядрах

от алюминия до золота в интервале энергий между 11 и 27 Мэв

предпринята

Переем

с сотрудниками

[91]. Подгонка выполнялась

с шестипараметрическим

потенциалом

типа VsD

. Результаты ис­

следований оказались следующими:

 

 

 

 

 

Тип

Ѵо

k2

г

 

а

П

а,

А

42

3,3

0,15

1,15

s

1,37

0.70

0,87

В

81

2,0

0,22

1,15

0,81

1,34

0,68

С

37

2.4

0,51

1,30

0,79

1,37

0,67

D

75

1,И

0,42

1,30

0,73

1,34

0,65

Величины V0,

kx и k2

связываются

соотношением

 

 

Vs=

Ѵ0 + kKZ[Ä:'

k2E.

 

 

Какой-либо корреляции глубины мнимой части потенциала с энергией или атомным номером заметить не удалось. Величина WD оставалась индивидульной для каждого ядра и колебалась в пределах 10—25 Мэв. Для пар потенциалов А, В и С, D харак­ терно скачкообразное изменение глубины ямы Ѵ0 при почти не­ изменных геометрических параметрах. Интересно, что подгонку можно провести и с другими радиусами rs. Такая неоднознач­ ность параметров оптического потенциала наблюдается и для протонов. Ниже этот вопрос будет обсуждаться подробнее.

Бассель с

сотр. [34]

пытались анализировать упругое

рассея­

ние дейтронов

на 4 0 Са

с энергиями от 7 до 12 Мэв

с помощью

усредненных

потенциалов Перея [90]. Удовлетворительной

подгон­

ки не удалось получить,

как указывают авторы, из-за

малого зна­

чения радиуса поглощающей части потенциала. Тестони с сотр.

[105] при анализе

упругого рассеяния дейтронов с энергией

27,5 Мэв на средних

ядрах нашли, что реальный потенциал изме­

няется линейно с энергией падающих частиц в соотвествии с урав­ нением

V =91,2-0,57 - I / ) ,

где Ѵс — кулоновский потенциал. Мнимый потенциал линейно меняется с Ѵс. Радиусы rs и г: возрастают, а диффузности as и af уменьшаются с увеличением атомного номера.

Анализ упругого рассеяния дейтронов с энергией 13,6 Мэв на средних и тяжелых ядрах, выполненный Соколовым с сотр. [25], показывает, что для этой области ядер экспериментальные угло­ вые распределения хорошо описываются потенциалом, параметры которого лежат в интервалах

76