Омельченко Сергій Олександрович Дослідження когерентних і динамічних ефектів в ядерних реакціях у рамках просторово-часового аналізу

Короткий опис

Омельченко Сергій Олександрович, молодший науковий співробітник відділу теорії ядерних процесів Інституту ядерних досліджень НАН України. Назва дисертації: Дослідження когерентних і динамічних ефектів в ядерних реакціях у рамках просторово-часового аналізу”. Шифр та назва спеціальності 01.04.16 фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій. Спецрада Д26.167.01 Інституту ядерних досліджень

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ЯДЕРНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
На правах рукопису
ОМЕЛЬЧЕНКО Сергій Олександрович
УДК 539.17+530.145
ДИСЕРТАЦІЯ
ДОСЛІДЖЕННЯ КОГЕРЕНТНИХ І ДИНАМІЧНИХ ЕФЕКТІВ В
ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЯХ У РАМКАХ ПРОСТОРОВО-ЧАСОВОГО
АНАЛІЗУ
Спеціальність 01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок
і високих енергій
Подається на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело Омельченко С. О.
Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, завідувач відділу теорії ядерних процесів Інституту ядерних досліджень НАН України Давидовський Володимир Володимирович
Київ - 2021

ЗМІСТ
АНОТАЦІЯ 2
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ 16
ЗМІСТ 17
ВСТУП 20
Розділ 1. ПРОСТОРОВО-ЧАСОВИЙ ОПИС ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИХ ЯВИЩ У БІНАРНИХ ЯДЕРНИХ ПРОЦЕСАХ В ОБЛАСТІ ІЗОЛЬОВАНИХ РЕЗОНАНСІВ, СПОТВОРЕНИХ НЕРЕЗОНАНСНИМ ФОНОМ 27
1.1. Вступ 27
1.2. Основна ідея підходу 28
1.3. Розв’язання в L-системі парадоксу затримки-випередження, що мав
місце в С-системі 37
1.3.1. Оцінка загального часу розсіяння для бінарних реакцій з одним
компаунд-резонансом в L-системі 38
1.4. Розрахунки інтегральних перерізів <ЦЕ) в L-системі 40
1.4.1. Розрахунки перерізів і оцінка впливу фаз у ранніх роботах 40
1.4.2. Розрахунки перерізів і оцінка впливу фази (ру реальних реакціях 42
1.5. Використання розробленого підходу для розрахунків перерізів у
процесах розсіяння з декількома сусідніми резонансами 52
1.5.1. Оцінка загального часу розсіяння для бінарних процесів із двома резонансами, що перекриваються, в L-системі 56
1.6. Висновки до розділу 1 57
Розділ 2. ПРОСТОРОВО-ЧАСОВИЙ ПІДХІД ДО ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИХ ЯВИЩ В РЕАКЦІЯХ ЗІТКНЕННЯ ЛЕГКИХ ІОНІВ З ТРЬОМА ЧАСТИНКАМИ У ВИХІДНОМУ КАНАЛІ 59
2.1. Вступ 59
2.2. Застосування фазового аналізу та необхідність дослідження впливу
інтерференції в зіткненнях легких іонів із трьома частинками в кінцевому стані (стаціонарна модель) 59
2.3 Узагальнення застосування просторово-часового аналізу до когерентних ефектів у реакціях зіткнення легких іонів із трьома частинками у вихідному каналі 69
2.3.1 Просторово-часовий опис інтерференційних явищ у зіткненнях
легких іонів 69
2.4. Висновки до розділу 2 80
Розділ 3. ПРОСТОРОВО-ЧАСОВИЙ АНАЛІЗ ПРИ РОЗГЛЯДІ КОГЕРЕНТНИХ КАНАЛІВ РЕАКЦІЙ ЗІТКНЕННЯ ВАЖКИХ ІОНІВ 82
3.1. Вступ 82
3.2. Загальні положення й вирази 83
3.3. Оцінка швидкості співпадінь у наближенні випадкової фази 90
3.3.1. Випадок добре розділених, ізольованих резонансів 91
3.3.2. Випадок резонансів, що перекриваються 92
3.3.3. Випадок резонансів, що сильно перекриваються 94
3.3.4. Оцінка ефекту близького розсіяння 94
3.4. Висновки до розділу 3 95
Розділ 4. МОДЕЛЬ ЧАСОВОЇ ЕВОЛЮЦІЇ ПРОМІЖНОЇ КОМПАУНД- СИСТЕМИ ДЛЯ АНАЛІЗУ КІНЕТИКИ ДЕЯКИХ
ВИСОКОЕНЕРГЕТИЧНИХ ЯДЕРНИХ РЕАКЦІЙ 97
4.1 Вступ 97
4.2 Концепція часового резонансу 99
4.2.1 Енергетичні резонанси 99
4.2.2 Часові резонанси 105
4.3 Енергетичні й часові властивості компаунд-ядер 109
4.3.1 Еволюція розпаду компаунд-ядра в області часового резонансу .. 109
4.3.2. Роз'яснення часово-резонансної структури амплітуд з урахуванням результатів статистичного аналізу ядерних зіткнень із великим числом каналів в області перекритих енергетичних резонансів (межі застосування методу) 114
4.3.2.1. Найпростіші умови Базя-Ньютона 115
4.3.2.2. Більш реальні умови Любошиця 118
4.4. Застосування моделі часової еволюції для опису деяких
експериментальних даних 120
4.4.1. Розрахунки перерізів з дійсними величинами кутових комплексних
параметрів Cn 121
4.4.2. Розрахунки інклюзивних енергетичних спектрів протонів і ізотопів
гелію для реакцій 20Ne +238U^p+X і ^Ne+^U^^+X’ й аналіз поведінки функції виживання в моделі часової еволюції 127
4.5. Висновки до розділу 4 132
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ 134
ПОДЯКИ 136
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 137
ДОДАТОК 1 151
ДОДАТОК 2 157
ДОДАТОК 3 159

Список літератури

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі наведено результати теоретичних досліджень широкого спектру ядерних процесів, що відбуваються шляхом утворення проміжної компаунд-системи, в широкому діапазоні енергій на основі розроблених підходів та моделей в рамках просторово-часового аналізу.
1. Побудовано самоузгоджений підхід для проведення просторово- часового аналізу бінарних процесів, що відбуваються за рахунок двох механізмів - прямого і через утворення проміжного компаунд-ядра, і в рамках цього підходу розраховано перерізи і часи протікання ряду ядерних процесів. При цьому одержано формули як для випадку збудження поодиноких резонансів, так і декількох резонансів, що перекриваються.
2. Побудований формалізм для бінарних процесів дозволив вперше врахувати рух компаунд-ядра в лабораторній системі і дозволив розв’язати парадокс «затримки-випередження», що активно обговорювався в літературі.
3. Проведені в рамках нового самоузгодженого підходу розрахунки показали, що запропонований підхід значно краще описує експериментальні дані для інтегральних перерізів ряду процесів розсіяння нуклонів на ядрах 12C, 160, 28Si,52Cr,56Fe,63Cu, 64Ni і 73Ge, ніж попередні.
4. В рамках просторово-часового підходу вперше одержано формули для розрахунку швидкості співпадінь для процесів із трьома частинками у вихідному каналі, що враховують ефекти інтерференції між різними механізмами протікання процесів - прямим й послідовним затриманим, що містить етап розпаду проміжного компаунд-ядра. Показано, що одержані формули асимптотично в границі AE / Гz ^ 0 добре узгоджуються з відповідними результатами стаціонарних моделей.
5. Розроблено наближення на основі просторово-часового підходу до розгляду когерентних ефектів у зіткненнях важких іонів в області недозволених резонансів із трьома частинками у вихідному каналі, дві з яких детектуються. Крім того, виходячи із загальних припущень, показано, що
інтерференційні явища мають місце в наближенні випадкової фази тільки для ідентичних частинок у вихідному каналі реакції. Одержано вирази для амплітуди та інтенсивності частоти співпадінь для трьох випадків: ізольованих резонансів, резонансів, що перекриваються, та резонансів, що сильно перекриваються.
6. Вперше було розроблено модель часової еволюції, за допомогою якої вдалось описати експоненційно спадаючі енергетичні спектри, що були виміряні для інклюзивних процесів за участю різних бомбардуючих частинок (від p до Xe) та ядер-мішеней у широкому діапазоні енергій 0.04 - 10 Г еВ/нуклон. Побудований формалізм дозволив записати амплітуду процесу у вигляді, що допускає введення нового поняття часового резонансу. В рамках розробленої моделі одержано формули для розрахунку еволюції компаунд- ядерної функції виживання та функції швидкості розпаду.
7. Роз’яснено межі використання моделі резонансного розпаду високозбудженої компаунд-системи в часі за допомогою найпростіших умов Базя-Ньютона та більш реалістичних умов Любошиця. Показано, що часові резонанси найчастіше виникають при сильно перекритих резонансних структурах, де можливі легкі переходи між сильно неортогональними станами, що обумовлює затримку в розпаді досліджуваної компаунд- системи.
8. Використовуючи розроблену модель часової еволюції було
проаналізовано експериментальні дані для таких інклюзивних процесів: p
12C 7Be, 20Ne + 27Al p, 4He + 180Ta t, 20Ne +238U p, 40Ar + 51V p, 4He + 238U ^ p, 20Ne+238U 3He 20Ne + 238U ^ p, 20Ne + 238U d, 132Xe + 197Au p і достатньо гарно описано відповідні спектри. Знайдено також часові параметри протікання зазначених процесів. За допомогою розробленої моделі вдалося проаналізувати швидкості розпаду та функції виживання для процесів 20Ne + U ^p та 20Ne + U ^ ъИе.