![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Проект посвящен решению проблемы получения достоверных данных о фотоядерных (фотонейтронных) реакциях с образованием различного количества продуктов - реакциях (g,n), (g,2n) и (g,3n), при исследовании которых основной трудностью является определение того, какой именно реакции принадлежит регистрируемый нейтрон в области энергий налетающих фотонов, в которой оказываются возможными несколько таких реакций. Эти данные востребованы для решения многих фундаментальных проблем электромагнитных взаимодействий ядер, а также широко используются в различных областях науки и техники. В последнее время такие данные применяются в исследованиях на встречных пучках релятивистских ядер для решения проблем с мониторированием светимости ускорителей таких ядер (используется явление электромагнитной диссоциации сталкивающихся ядер, основным механизмом которой является возбуждение и последующий распад состояний гигантского дипольного резонанса (ГДР) в сталкивающихся ядрах). Проблема достоверности обсуждаемых данных обусловлена наличием существенных (до 60%) систематических расхождений величин сечений фотоядерных реакций, определенных в разных экспериментах, в основном выполненных с использованием метода разделения фотонейтронов по множественности. Эти расхождения приводят к очевидно неоднозначным оценкам роли различных физических процессов, что делает весьма актуальными исследования причин расхождений экспериментальных данных и разработку методов их объяснения и учета (преодоления). Участниками проекта предложены простые, объективные и абсолютные критерии физической достоверности обсуждаемых данных, а также – метод оценки данных, свободный от недостатков использованных ранее экспериментальных методов определения сечений парциальных фотоядерных реакций. С использованием предложенных критериев для ряда ядер (изотопы циркония 90Zr, олова (112,114,116,117,118,119,120,122,124Sn), тербия 159Tb, тантала 181Ta, золота (197Au)) было установлено, что практически все рассмотренные данные являются физически недостоверными. Это проявляется в превышении физически обоснованных пределов абсолютных критериев, а также - в наличии в сечениях реакций областей физически недостоверных отрицательных значений. Предлагаемый проект посвящен: - системному анализу достоверности (и/или недостоверности) экспериментальных данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций с применением новых предложенных участниками проекта объективных абсолютных критериев; - получению (оценке) с применением нового предложенного участниками проекта экспериментально-теоретического метода, свободного от недостатков и погрешностей экспериментальных методов разделения фотонейтронов по множественности, новых достоверных данных о сечениях парциальных реакций(g,n), (g,2n), (g,3n) для большого числа средних и тяжелых ядер; - изучению физических следствий расхождений между известными «недостоверными» экспериментальными и новыми оцененными «достоверными» данными; - созданию Атласа достоверных сечений парциальных фотонейтронных реакций и соответствующей электронной базы данных на Web-сайте Центра данных фотоядерных экспериментов НИИЯФ МГУ (http://cdfe.sinp.msu.ru/).
Объявленные на 2013 год задачи в целом выполнены: С помощью созданной в рамках работ по нескольким предыдущим грантам РФФИ базы данных по ядерным реакциям (http://cdfe.sinp.msu.ru/exfor/index.php) проведены детальные исследования доступной информации по сечениям парциальных фотонейтронных реакций для многих ядер (65Cu, 80Se, 90,91,94Zr, 100Mo, 138Ba, 140Ce, 186W, 188,189,190,192Os, 207,208Pb). Обнаружено большое количество ядер, достоверность экспериментальных сечений реакции (g,n) для которых вызывает сомнения вследствие присутствия значительных областей энергий гамма-квантов, в которых сечения имеют физически запрещенные отрицательные значения. Установлено, что во многих случаях экспериментальные данные по сечениям реакций (g,n), (g,2n) и (g,3n) на таких ядрах не удовлетворяют предложенным ранее критериям достоверности, поскольку имеются заметные превышения значениями функций Fi = SIG(g,in)/SIG[(g,n) + 2(g,2n) + 3(g,3n) +…] предельных значений… – 1.00, 0.50 и 0.33…, соответственно для i= 1, 2, 3,… . Для ядер 90,91,94Zr, 112,124Sn, 186,188,189,190,192Os, 208Pb в рамках нового экспериментально-теоретического подхода к оценке сечений парциальных реакций, базирующегося на комбинированной предравновесной экситонной модели фотоядерных реакций, использующей плотности ядерных уровней, рассчитанные в модели Ферми-газа, получены новые данные, удовлетворяющие критериям достоверности. На основании сравнения оцененных и экспериментальных данных для изотопов 186,188,189,190,192Os выполнен детальный анализ причин ошибок в разделении фотонейтронов по множественности в конкретных экспериментах. Показано, что данные, не соответствующие критериям достоверности, получены в результате необоснованного перемещения значительной части нейтронов из одного канала распада ГДР в другой. При этом изъятие этих нейтронов из сечения реакции (g,n) приводило к его заметному уменьшению вплоть до физически запрещенных отрицательных значений, а их добавление к сечению реакции (g,2n) приводило к росту функции F2 вплоть до физически недостоверных значений F2 > 0.50. Влияние различий между экспериментальными и оцененными данными на оценку различных физических эффектов исследовано на основании анализа изоспинового расщепления ГДР ядер 90Zr и 112,124Sn. ______________________________________________________________________________________ Объявленные на 2014 год задачи в целом выполнены. С использованием созданной в рамках работ по нескольким предыдущим грантам РФФИ базы данных по ядерным реакциям (http://cdfe.sinp.msu.ru/exfor/index.php) был продолжен детальный анализ достоверности результатов экспериментов по определению сечений парциальных фотонейтронных реакций с помощью метода разделения образующихся нейтронов по множественности; использовались предложенные ранее объективные критерии достоверности данных - переходные функции множественности нейтронов Fi = SIG(g, in)/SIG[(g, 1n) + 2(g, 2n) + 3(g, 3n) +…], которые по определению не могут превышать предельных значений 1.00, 0.50 и 0.33…, соответственно для i = 1, 2, 3…. Рассмотрены экспериментальные данные по сечениям парциальных реакций (g, 1n) и (g, 2n), а также (если это было возможно) - (g, 3n), полученные для ядер 63,65Cu, 80Se, 91,94Zr, 138Ba, 140Ce, 186W, 207Pb, 209Bi с помощью метода разделения образующихся фотонейтронов по множественности. Показано, что, как и в случаях большого числа ядер, исследованных предварительно (115In, 116Sn, 159Tb, 196Au), а также на этапе 2013 года настоящего проекта (90Zr, 112,124Sn, 186,188,189,190,192Os, 208Pb), для рассмотренных на этапе 2014 года ядер во многих случаях наблюдаются области энергий фотонов, в которых достоверность экспериментальных данных вызывает серьезные сомнения, поскольку они предложенным критериям достоверности данных не удовлетворяют. Это обусловлено проявлением обнаруженной ранее корреляции двух факторов: 1) необоснованно завышенной величиной сечения реакции (g, 2n), приводящей к появлению недостоверных по определению значений функции F2 > 0.50; 2) соответствующей необоснованно заниженной величиной сечения реакции (g, 1n), приводящей к появлению недостоверных отрицательных значений. Для вновь рассмотренных ядер 63,65Cu, 94Zr, 138Ba, 140Ce, 186W, 207Pb, 209Bi новые оцененные сечения парциальных реакций, удовлетворяющие объективным критериям достоверности данных, получены с помощью предложенного ранее экспериментально-теоретического подхода. Это достигнуто путем совместного использования для оценки экспериментальных данных по сечениям реакции выхода нейтронов SIG[(g, 1n) + 2(g, 2n) + 3(g, 3n) +…] и соотношений комбинированной модели фотоядерных реакций, не зависящих от проблем определения множественности нейтронов: SIG-оцен (g, in) = Fтеор -i х SIG-эксп (g, xn). При таком подходе соотношения между сечениями парциальных реакций определяются в рамках комбинированной модели фотоядерных реакций, а их соответствующая сумма равна экспериментальному сечению выхода SIG[(g, 1n) + 2(g, 2n) + 3(g, 3n) +…]. Для ядра 209Bi выполнено детальное сравнение сечений реакций, оцененных в рамках предложенного подхода, с результатами активационного эксперимента, выполненного на пучке тормозного излучения разрезного микротрона НИИЯФ МГУ. Эксперимент такого типа является альтернативным по отношению к эксперименту, основанному на разделении фотонейтронов по множественности, поскольку в нем идентификация конкретной парциальной реакции осуществляется не по вылетающим нейтронам, а по образующемуся конечному ядру. Поскольку в парциальных реакциях с образованием различного количества нейтронов образуются разные конечные ядра, разделение парциальных реакций осуществляется прямо. Показано, что результаты оценки сечений парциальных реакций в рамках нового подхода, основанного на использовании объективных критериев достоверности данных, не согласуются с результатами экспериментов, выполненных с помощью разделения нейтронов по множественности, но согласуется с результатами активационного эксперимента. Такое положение дел полностью согласуется с тем, что было установлено ранее при исследовании фоторасщепления ядра 181Ta. С использованием новых данных, а также полученных на предыдущем этапе проекта результатов оценки сечений парциальных реакций для изотопов 186,188,189,190,192Os выполнены предварительные исследования разнообразных физических следствий наблюдающихся заметных расхождений результатов выполненных оценок с результатами экспериментов с использованием метода разделения нейтронов по множественности. В частности рассмотрено влияние полученных расхождений на оценки различных физических эффектов, в частности имеющих большое значение для астрофизики.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Парциальные фотоядерные реакции на средних и тяжелых ядрах |
Результаты этапа: В соответствии с задачами проекта (пункт 1.5 Формы 1 заявки - получение достоверных данных о фотоядерных (фотонейтронных) реакциях с образованием различного количества продуктов - реакциях (g,n), (g,2n) и (g,3n) и планом на январь – декабрь 2013 года (раздел 4.3 Формы 4 заявки) в течение 2013 года было выполнено следующее: - в продолжение предварительных исследований для большого числа ядер (65Cu, 80Se, 90,91,94Zr, 100Mo, 138Ba, 140Ce, 186W, 188,189,190,192Os, 207,208Pb) выполнен системный анализ достоверности экспериментальных данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций с применением новых предложенных участниками проекта ранее объективных критериев – переходных функций множественности нейтронов (отношений) Fi = SIG(g,in)/SIG[(g,n) + 2(g,2n) + 3(g,3n) +…], которые по определению не могут превышать предельных значений 1.00, 0.50 и 0.33…, соответственно для i= 1, 2, 3,… ; - установлено, что во многих случаях экспериментальные данные по сечениям реакций (g,n), (g,2n) и (g,3n) на таких ядрах не удовлетворяют предложенным ранее критериям достоверности – для многих ядер и сечений реакций выявлены области энергий фотонов, в которых F2 > 0.5, F3 > 0.33, F1 < 0; - для ядер 90,91,94Zr, 112,124Sn, 186,188,189,190,192Os, 208Pb в рамках нового экспериментально-теоретического подхода к оценке сечений парциальных реакций, базирующегося на комбинированной предравновесной экситонной модели фотоядерных реакций, использующей плотности ядерных уровней, рассчитанные в модели Ферми-газа, получены новые данные, удовлетворяющие предложенным критериям достоверности; - новые достоверные данные о сечениях парциальных фотонейтронных реакций включены в электронную базу данных по ядерным реакциям, созданную ранее в результате работ по нескольким грантам РФФИ (http://cdfe.sinp.msu.ru/exfor/index.php); - на примере данных для изотопов 186,188,189,190,192Os детально исследованы причины ошибок в разделении фотонейтронов по множественности в конкретных экспериментах; показано, что данные, не соответствующие критериям достоверности, получены в результате необоснованного перемещения значительной части нейтронов из одного канала распада ГДР в другой; при этом изъятие этих нейтронов из сечения реакции (g,n) приводило к его заметному уменьшению вплоть до физически запрещенных отрицательных значений, а их добавление к сечению реакции (g,2n) приводило к росту функции F2 вплоть до физически недостоверных значений F2 > 0.50; - проанализировано влияние заметных расхождений между экспериментальными и оцененными данными на оценку различных физических эффектов; в частности, для изотопов 112,124Sn пересмотрены известные и/или получены новые параметры изоспинового расщепления гигантского дипольного резонанса (ГДР). | ||
2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Парциальные фотоядерные реакции на средних и тяжелых ядрах |
Результаты этапа: В течение 2014 года исследования проводились в соответствии с планом на январь – декабрь 2014 года (раздел 4.3 Формы 4 заявки) и общими задачами проекта (пункт 1.5 Формы 1 заявки). Было выполнено следующее: - продолжен анализ достоверности результатов экспериментов по определению сечений парциальных фотонейтронных реакций с помощью метода разделения образующихся нейтронов по множественности; использовались предложенные ранее объективные критерии достоверности данных - переходные функции множественности нейтронов Fi = SIG(g, in)/SIG[(g, 1n) + 2(g, 2n) + 3(g, 3n) +…], которые по определению не могут превышать предельных значений 1.00, 0.50 и 0.33…, соответственно для i = 1, 2, 3…; - показано, что, как и в случаях большого числа ядер, исследованных предварительно (115In, 116Sn, 159Tb, 196Au) и на стадии 2013 года (90Zr, 112,124Sn, 186,188,189,190,192Os, 208Pb), экспериментальные сечения парциальных реакций для ядер 63,65Cu, 80Se, 91,94Zr, 138Ba, 140Ce, 186W, 207Pb, 209Bi также не соответствуют критериям достоверности данных – в широких областях энергий фотонов наблюдаются значения функции F2, превышающие физически допустимый по определению предел 0.50 и коррелирующие с физически недостоверными отрицательными значениями в сечениях реакции (g, 1n); - для ядер 63,65Cu, 94Zr, 138Ba, 140Ce, 186W, 207Pb, 209Bi с помощью предложенного ранее экспериментально-теоретического подхода к оценке сечений парциальных реакций, основанного на совместном использовании экспериментальных данных по сечениям реакции выхода нейтронов SIG[(g, 1n) + 2(g, 2n) + 3(g, 3n) +…] и соотношений комбинированной модели фотоядерных реакций, не зависящих от проблем определения множественности нейтронов, получены новые оцененные сечения парциальных реакций, удовлетворяющие предложенным критериям достоверности; - для ядра 209Bi выполнено детальное сравнение сечений реакций, оцененных в рамках предложенного подхода, с результатами альтернативного активационного эксперимента, выполненного на пучке тормозного излучения разрезного микротрона НИИЯФ МГУ, в котором идентификация конкретной парциальной реакции осуществляется не по вылетающим нейтронам, а по образующемуся конечному ядру; показано, что результаты оценки не согласуются с результатами экспериментов, выполненных с помощью разделения нейтронов по множественности, но согласуется с результатами активационного эксперимента; - выполнены предварительные исследования физических следствий наблюдающихся заметных расхождений результатов выполненных оценок с результатами экспериментов с использованием метода разделения нейтронов по множественности, влияния полученных расхождений на оценки различных физических эффектов, в частности имеющих большое значение для астрофизики; - новые оцененные достоверные данные о сечениях парциальных и полных фотонейтронных реакций включены в международную базу данных по ядерным реакциям системы EXFOR (http://cdfe.sinp.msu.ru/exfor/index.php), созданную ранее участниками проекта. | ||
3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Парциальные фотоядерные реакции на средних и тяжелых ядрах |
Результаты этапа: Объявленные на 2015 год задачи в целом выполнены. С использованием предложенных участниками Проекта объективных физических критериев достоверности данных - переходных функций множественности фотонейтронов (отношений) Fi = SIG(g, in)/SIG(g, xn) – в рамках разработанного участниками Проекта экспериментально-теоретического метода оценки сечений парциальных фотонейтронных реакций получены новые достоверные данные по сечениям парциальных (g, 1n), (g, 2n), (g, 3n) и полных (g, sn) = (g, 1n) + (g, 2n) + (g, 3n) реакций для ядер 63,65Cu, 80Se, 91,94Zr, 134Cs, 138Ba, 186W, 186,188,189,190,192Os, 209Bi. С целью сравнения оцененных данных с экспериментальными данными, полученными с помощью методов альтернативных обсуждаемому методу разделения фотонейтронов по множественности, совместно с японскими учеными (университет Конан, Договор о сотрудничестве с НИИЯФ МГУ) выполнен эксперимент по фоторасщеплению ядра 209Bi на установке NewSubaru (пучок моноэнергетических фотонов, полученных в результате обратного комптоновского рассеяния лазерного излучения). Предварительный анализ данных, свободных от проблем разделения нейтронов по множественности, подтверждает согласие с данными, оцененными участниками Проекта с помощью экспериментально-теоретического метода. Ранее для этого же ядра было показано, что оцененные данные согласуются с результатами активационного эксперимента на пучке тормозного излучения разрезного микротрона НИИЯФ МГУ. В нем идентификация конкретной парциальной реакции осуществлялась не по вылетающим нейтронам, а по образующемуся конечному ядру. Такое же согласие было установлено ранее при исследовании фоторасщепления ядра 181Ta. Поскольку экспериментальные (недостоверные) и оцененные (достоверные) сечения реакций существенно различаются и по величине и по форме, существенно меняются и оценки различных физических эффектов, базирующихся на таких данных, прежде всего, эффектов изоспинового расщепления ГДР, соотношения прямых и статистических распадов ГДР, исчерпывания дипольного правила сумм (60NZ/A) для сечения фотопоглощения. Так в процессе выполнения Проекта было показано, что использование в анализе оцененных сечений реакций существенно меняет параметры изоспинового расщепления гигантского дипольного резонанса (ГДР). Так, например, для ядра 90Zr для величины изоспинового расщепления ГДР получено значение DeltaE = 4.5 МэВ, существенно превышающее предыдущие оценки (3.7 и 3.3 МэВ) и теоретическое значение (4.0 МэВ). Столь же велики и расхождения между соотношениями изоспиновых компонент ГДР R – соответственно, 0.19, 0.10, 0.14 и 0.17. Для изотопов 112,124Sn аналогичная информация получены впервые – для 112Sn DeltaE = 5.3 МэВ (теория – 3.8 МэВ), и R = 0.030 (теория - 0.14), для изотопа 124Sn DeltaE = 4.1 МэВ (теория – 6.3 МэВ), и R = 0.075 (теория - 0.077). Существенные отличия экспериментальных и оцененных сечений реакций (g, 1n) и (g, 2n) приводят к необходимости переоценки т такого важного физического параметра как соотношение прямых и статистических процессов при распаде ГДР. Для оценки такого параметра используется отношение интегральных сечений указанных реакций. Например, в случае ядра 65Cu SIGMA-инт-оцен(g, 1n) превышает SIGMA-инт-эксп(g, 1n) на 34%, а SIG-инт-эксп(g, 2n) превышает SIG-инт-оцен(g, 2n) на 64%, вследствие чего важные для оценки многих физических эффектов отношение SIG-инт(g, 2n)/ SIG-инт(g, 1n) отличаются на 100%. Весьма заметным является влияние перехода от экспериментальных (недостоверных) данных к оцененным (достоверным) данным и для оценки эффекта исчерпывания дипольного правила сумм 60NZ/A) для сечения фотопоглощения. Таким образом, важнейшие результаты, полученные в ходе выполнения Проекта, могут быть представлены следующим образом. - с применением предложенных участниками Проекта объективных физических критериев достоверности данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций выполнен системный анализ таких данных для большого числа средних и тяжелых ядер (63,65Cu, 80Se, 91,94Zr, 133Сs, 140Ce, 138Ba, 186W, 186,188,189,190,192Os, 207,208Pb), дополнивших список ядер (90Zr, 112-124Sn, 159Tb, 181Ta, 197Au), для которых такие исследования были проведены предварительно в процессе выполнения гранта РФФИ № 09-02-00368; установлено, что в различной степени в разных областях энергий, для реакций с разным количеством нейтронов экспериментальные данные не удовлетворяют предложенным критериям и, следовательно, являются недостоверными; - в рамках предложенного ранее участниками проекта экспериментально–теоретического метода оценки сечений фотонейтронных реакций для средних и тяжелых ядер, свободного от недостатков экспериментальных методов разделения нейтронов по множественности, оценены новые достоверные данные о сечениях реакций (g, 1n), (g, 2n), (g, 3n) для всех перечисленных выше ядер; - для многих из исследованных ядер проанализированы физические следствия, вытекающие из существенных различий между экспериментальными и оцененными сечениями, такие как, соотношения прямых и статистических процессов при распаде высоковозбужденных состояний ГДР, основные характеристики процессов изоспинового расщепления ГДР, исчерпывания дипольного правила сумм и др.; - новые оцененные достоверные данные по сечениям парциальных (g, 1n), (g, 2n), (g, 3n) и полных (g, sn) реакций включены в международную базу данных по ядерным реакциям системы EXFOR (http://cdfe.sinp.msu.ru/exfor/index.php, созданную ранее участниками Проекта; - опубликован в качестве учебного пособия по курсу кафедры Общей ядерной физики физического факультета МГУ Атлас оцененных сечений парциальных и полных фотонейтронных реакций, включающий в себя как оцененные сечения, так и энергетические зависимости переходных функций множественности фотонейтронов (отношений) Fi = SIG(g, in)/SIG(g, xn) для ядер 63,65Cu, 80Se, 91,94Zr, 115In, 116,117Sn, 133Cs, 138Ba, 159Tb, 181Ta, 186W, 186,188,189,190,192Os, 197Au, 208Pb, 209Bi. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|---|---|---|---|---|
1. | Полнотекстовый отчет по форме РФФИ | 13-02-00124_2015.pdf | 2,0 МБ | 2 декабря 2015 [Varlamov] |