1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên cứu thế quang học nucleon hạt nhân bằng phương pháp hiện tượng luận

60 0 0
Tài liệu được quét OCR, nội dung có thể không chính xác

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Nội dung

Trang 1

BO GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH

KHOA VAT LY csElg»

LE THI TO NHUNG

NGHIÊN CỨU THẺ QUANG HOC

NUCLEON - HAT NHAN BANG PHƯƠNG PHÁP

HIỆN TƯỢNG LUẬN

Ngành: VẶT LÝ

Mã số: 105

NGƯỜI HƯỚNG DÀN KHOA HỌC:

Ths BUI MINH LOC

Trang 2

NHAN XET CUA GIAO VIEN HUONG DAN BES

CEC EE TT eee ee eee eee

CE EE EEE EERE REE EEE EHH

COCO TR TT er eww ee eee

SEE EEE EEE EEE EERE EEE EEE EEE HD ee CREE REET OOO eee ee ewe eee EEE COREE TTT eee eee CEE ee ee ee ee eee ee ee ee eee eee

COE EEE ERE REE EEE RET Te ew eee

Trang 3

NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

xxx EEE Oem ee

PRC ORO Owe eee eee eee eee

OEE EEE EE ee

OPP ee eee eee eee ee eee ở tt th th th eee eee eee eee eee eee eee ee eee eee eee eee eee eee eee eee ee

CREE ERE OOO eee

eee

REET RCO CO ewe eee eee ee

OEE EEE Oe

SRO ERE he

SRR EERE TOOT OTT ere eee eee eee

Tee eee eee eee eee eee eee eee eee ee eee eee eee eee eee eee ee ee eee eee ee eee ee eee ee eee eee eee eee eee eee ee eee eee ee eee eee eee eee ee eee eee eee eee eee eee eee eee ee eee eee eee eee ee eee eee eee eee ee

SPREE OO OTT eee ree

REAR EERE EERE REE eee eee eee

CEE EEE EEE EEE EEO!

CERRO eee er ee eee

See REESE EEE EEE TEER ERE ERO Cee 99%E

Tp.HCM, ngày 16 tháng 0Š năm 2012

Giáo viên phản biện

AL

Trang 4

LOI CAM ON

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn nảy, cùng với sự nỗ lực

của bản thân, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ từ thây cô, gia đình

và bạn bè, Đén nay khi luận văn đã hoàn thành xin cho phép em được bảy tỏ tắm

lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất

Cảm ơn ba mẹ đã nuôi dạy con ăn học nên người như ngày hôm nay, luôn

động viên và ủng hộ đẻ con hoàn thành luận văn này trong điều kiện tốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn quý thấy cô Trường ĐHSP TP.HCM nói chung

vả khoa Vật lý nói riêng đã rất tận tâm chỉ dạy, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm

trong những năm học vừa qua Vốn kiến thức này sẽ là hành trang không thẻ thiếu

cho em bước vảo đời,

Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Bùi Minh Lộc-người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn đã rất tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm, tạo điều kiện tốt nhất cũng như luôn động viên và giúp đỡ em vượt qua những lúc khó khăn trong

suốt quá trình thực hiện luận văn

Cảm ơn các bạn lớp Lý 4CN-K34 đã quan tâm chia sẻ, giúp đỡ mình trong suốt quá trình học tập vả làm luận văn

Trong quá trỉnh thực hiện luận vẫn mặc dù đã có gắng rất nhiều nhưng với

vốn kiến thức cỏ hạn cho nên không tránh khỏi những sai sót rất mong thay cé, anh chị và các bạn thông cảm, đóng góp ý kiến

Sinh viên

Trang 5

iV MUC LUC

NOI DUNG TRANG

LEE CANT ON cssssinssancionssinionieanceisppitvisnladaandiniats X24G)3443994G80)5/%802n000/6436 x66 iii MUC LUC iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TÁT -5<cc<o vỉ vs _ẶẮ—ằ— -ằ—-_-Ặ-——_- vii DANHMUCHINHẢNH: — viii NI Ò HH D xedeneiiiadieekoioiiiieei000xos0000a1401000020001610070606144002016044600) 1

Chuong 1: LY THUYET LUQNG TU CUA TAN XA THẺ 3

1.1 Tán xạ lượng tử bởi thế tầm ngắn [4] ‘ati 3 1.1.1 Tiết điện ví phân - 5-5 2 St t2 322325071 2122232721321 1e rsrrsed 3

I.1 10k vu biên lộ tll ge i chain ica nace cbc 5 1.1.3 Tan xa boi thé quang HOC .ccsscecsessessscesessecessessesvesossnscssnsnssneceseceneensenceneeeess 8

1.2, MÊN quang bọc bại NÊN cóc uc 2222622626 62eni202C2esoeoeonocce 12

CHƯƠNG 2: THẺ QUANG HỌC NUCLEON-HẠT NHÂN HIỆN TƯỢNG

TA G6646) 46402640 6566520660 0900665006000610000616066600(6610000029400003)55664603/999/60900169000099000900/0666 16

3:1: Đêm Clla Gib Caer ROG sstssiicsseicroacemarcdvancummirmuanuccaramn 17

2.1.2 Thé thure xuy@m 8m cccccccccscesceseseesessesessesesecsecsesssnesvsneasvenesneessussesneensesees 19

2.1.3 Thé Coulomb va hiéu tưng CHIONNNDTZ:21ác4ố00á4260446/400G42300G6 19

2.1.4 Thế spin — quÿ đạo .- 2- 5:52 Ss St Stv2t S22 pxerrerxerkrrkrrerrvrce 21

Trang 8

Vii

DANH MUC BANG

BANG TRANG

Bảng 2.1: Các tham số của TQH nueleon—hạt nhân trong CH&9 [7] 24 Bảng 2.2: Các tham số OMP đổi với neutron Các tham số ro, aso duge tinh theo

đơn vị fm d;, ds, Vio, Wsote Wrods EF được tính theo đơn vị MeV vả đ;, v,„; tính theo

enn vị MEV [ÃÌ46x66xxátG-6GbiicdiitidlcdbidiarcesibastGocialiodtdiiosdtosaca 30 Bảng 2.3: Các tham số OMP đối với neutron Các tham số zy ay, rp ap duge tinh

theo đơn vị fm v;, w¿, w; được tính theo đơn vị MeV v; được tính theo đơn vị

MeV'Ì vị được tính theo đơn vị MeV, và vụ tính theo MeVỶ [5] 30

Bảng 2.4: Các tham số OMP đối với proton Các tham sô rss đ„ re được tính theo

đơn vị fm d), dz, Vio) Wsot Wrod EP được tính theo đơn vị MeV và đ;, v,„; tỉnh theo

Gani Ve MEN? (Sioa aaa ree 31

Bảng 2.5: Các tham số OMP déi véi proton Cac tham sé ry, ay, rp, ap duge tinh

theo đơn vị fm, vị, w¿, w¿ được tính theo đơn vị MeV, vạ được tính theo đơn vị

MeV'', v; được tính theo don vi MeV™, và vạ tính theo MeV” [5] 31 Bảng 2.6: Các tham số độ sâu của thế và năng lượng Fermi cho OMP neutron tổng

quát Giệi tiểo 2Á LÃ cu eeeeknaeeaddaedziueeinoisekaiiaolenyceesiskao 06060 34

Bảng 2.7: Các tham số độ sâu của thế và năng lượng Fermi cho OMP proton tổng

Trang 9

vill

DANH MUC HINH ANH

HINH ANH TRANG

Hinh 2.1: Su phụ thudc nang long cua thé hap thu doi vai CH89 Cac tich phan

thé tích bẻ mặt ( J„„) và thể tích hap thu (yy) được biêu điển bởi đường cham

chẩm và tích phân thê tích hấp thụ tổng cộng (Jv¿ + l„u) được biếu điển bởi đường liên tục Các tỉnh toản bao gảm thể Coulomb hiệu dụng được xây dung cho tan xa proton voi A = 125, Z=S0 tai E = 30) Me [T] - -‹ .<<5<~<555- 23

Hình 2.2: Các đó sảu theo năng lượng (thực nghiệm) của hạt tới cho các thành a4 ƒằŸằ=—ằằằẽẰằ——S——- => 28 Hình 3.1: Tiết điện tán xạ vì phân của tán xạ đàn hồi ““Ca(p,p) tại năng lượng l6 AeV theo CH89 và KD - - S1 S111 TH HH ng vn 35 Hình 3.2: Tiết điện tán xạ vì phân của tản xạ đàn hỏi ““Ca(p,p) tại năng lượng š0AWGFPRN&m EHBĐ®WA KH 026064 vv 36

Hình 3.3: Tiết điện tán xạ vi phân của tán xạ đàn hôi ““Ca(p,p) tại năng lượng 61:4 MeV theo CHES tà KD: (2c 020 2002220042626 36 Hình 3.4: Tiết điện tán xạ vi phân của tán xạ đàn hồi ““Ca(p,p) tại năng lượng G5 Mak teen CHES Vi BD: uiiidcuioeGbkccurdeGodGciooaiicgadsen 36 Hình 3.5: Tiết điện tản xạ vỉ phân của tán xạ đàn hài “Zr(p,p) tai nang luong 14:7 MGV Đen CHẾ WARD: saetcesciceboeecoobeieoeereeGGoe0004464436 6664 37

Hình 3.6: Tiết điện tản xạ vi phân của tán xạ đàn hồi ““Zr(p,p) tại năng lượng

Tổ GV fieo CV VÀ K vee«eareeeereoseeanretiodeeeeeenoeeaeetaetearekeessiesseo 37

Hình 3.7: Tiết điện tản xạ vi phân của tán xạ đàn hôi ”Zr(p,p) tại nàng lượng 22.5 MeV theo CH§9 và KD - Ă Sài KT HH ng kưyn 38

Hình 3.8: Tiết điện tan xa vi phân cua tan xa dan hoi Zr(p,p) tại năng lượng

JO DEV hee CHES 0A WĐveeasdiA600 C60000 6ã000261 6666 táke 38

Trang 10

iX

Hình 3.10: Tiét dién tan xa vi phan ctia tan xa dan héi ””Zr(p,p) tại năng lượng OFF EV 100: CEIBD VED ccccsescssecnsssntsesevexaviinsaveisetiassiesiopesimaoeirnmnnnepoctes bie 39 Hình 3.11: Tiết điện tán xạ vì phân của tán xạ đàn hồi ”“Zr(p,p) tại năng lượng OS FEY: TRO C00 Nà l2 eeeecexeoaesevesareiaverseveocreseeetiareneasacesvuceoceoaye 39

Hình 3.12: Tiết điện tắn xạ ví phan cua tan xa dan hồi ?” Sn(p.p) tại năng lượng

na ˆ xe eaeeseeoeseeeseneoeseoeseesovesrẻ 40

Hình 3.13: Tiết diện tản xa vi phản của tán xạ đàn hỏi Í *"Sn(p,p) tai nang lượng

30,4 (24// A0 00.0 200 40

Hình 3.14: Tiết diện tản xạ ví phân của tán xạ đàn hồi “*Pb(p,p) tại năng lượng

30:3 MeV theo CHG Wt RD sain coi 0300206 0402260012000 0401022402723 4)

Hình 3.15: Tiết diện tản xạ vì phân cia tan xa dan hoi * Pb(p,p) tai nang luong

33A 6V Ho CHIẾN VÀ KH À Ra G666 a eae is abn nn aaah anion haa taba ansoala bib 4)

Hình 3.16: Tiết điện tản xạ ví phân của tản xạ đàn hôi ”““Pb(p,p) tại năng lượng AO Ale Heo GD Về l3 224i bccgtebctticccod0Gadae 4]

Hình 3.17: Tiér dién tan xa vi phan cia tan xa dan héi *Pb(p,p) tai nang luong 41⁄3 MP tReO CHẾ) Và KH scsseveciscecsnsssvcncesvussyienashenapuassaeségeaspenabiseravicnsasaeonees 42 Hình 3.18: Tiết điện tán xạ ví phân của tán xạ đàn hoi 8 Ph(p,p) tại năng lượng à.àằ ầ= m — 42 Hình 3.19: Tiết điện tán xạ ví phân của tán xạ đàn hội ““Ca(n,n) tại năng lượng ¿1,9 ME lð GEN D Nà R ««eeseseeeseeeennenseseseneves=snnnsrereeneneeeresereeeserrrneeeie- 43 Hình 3.20: Tiết điện tán xạ vì phân của tán xạ đàn hồi ““Ca(n,n) tại năng lượng

16:9: MeV theo CHS Wề Đo city uc À0 122062 43

Hình 3.21: Tiết điện tản xạ vỉ phân của tản xạ đàn hồi ””Zr(n,n) tại năng lượng Ì1.MGV tần CHRĐ›W K1 0AiGGáG00210620021A304Gseva(2SI 44 Hình 3.22: Tiết điện tán xạ ví phân của tân xạ đàn hôi “'Zr(n,n) tại năng lượng 259.AfGVtfaen CHNổ Mã KỆ (001001001101 Q0000kG0000005G01120010v428ä8Guhieg 44

Hinh 3.23: Tiết điện tán xạ vỉ phân của tản xạ đàn hội '““Sn(n,n) tại năng lượng

Trang 11

Hình 3.24: Tiết diện tản xạ vi phân của tán xạ đàn hồi ““Pb(n,n) tai nang luong !3.9.MGV thèo CHẾ Và K ĐỀ: wsccsscinesecncssnscvcnpecchacvinnedaysanatepavesbtanaveinnsrecbengpiseasenaines 45 Hình 3.25: Tiết điện tán xạ vì phân của tản xạ đàn hồi "*Pb(n,n) tại năng lượng 46:9 MP theo CHIỔỔ GO BID: áeeoeeenoeeieaeovnoiierỷeeseoieceseoooereeieaesiooe 46

Hình 3.26: Tiết diện tắn xạ vi phán của tản xạ đàn hội *'“Ph(n,n) tại nẵng lượng

TC essren=srrseseszeenseeeesesosneeosrneeaeseeesren 46

Hình 3.27: Tiết diện tản xạ vỉ phân của tán xa đàn hồi °“ÊPb(n,n) tại năng lượng

30.3 MeV theo CH89 và KD e Ăn HH 4g TA d4 À4 44404 406 46

Hình 3.28: Tiết điện tản xạ vỉ phản của tản xạ đàn hỏi * Pb(n,n) tại nẵng lượng

Trang 12

MO BAU

Cho dén nay, tương tác nucleon=nucleon, hay còn gọi là tương tác hạt nhân, vẫn là một bài toán chưa có lời giái hoàn chỉnh Nhiều nghiên cứu trong vật lý hạt

nhân và vật lý hạt cơ bản vẫn đang cô gắng tìm mô hình mô tả thống nhất tương tác

hạt nhân để có thể sử dụng được trong các tính toán cấu trúc và phản ứng hạt nhân

Khi chưa có một lý thuyết chuẩn, nhiều mô hình cho tương tác hạt nhân đã được

xây dựng Các mô hình này tuy chỉ đúng trong một số điều kiện nhất định nhưng có vai trò quan trọng giúp giải quyết được nhiều vẫn đề trong nghiên cứu vật lý hạt

nhân

Tán xạ nucleon trên các hạt nhân là một công cụ hiệu quả để nghiên cứu cầu

trúc và phản ứng hạt nhân Vấn đề này đã được nghiên cứu từ những buổi ban đâu của vật lý hạt nhân và cho đến nay vẫn đóng vai trò then chốt trong vật lý hạt nhân

Khi nghiên cứu tán xạ nucleon-hạt nhân nói riêng cũng như các bài toán tan xạ

khác nói chung, tương tác giữa hai hạt đóng vai trò quyết định Nó chỉ phối quá trình tán xạ đàn hỏi, phi đàn hồi của nucleon lên hạt nhân và quyết định xu hướng

của các kênh khác trong các phản ứng hạt nhân Mẫu quang học hạt nhân (MQH) là

mẫu đơn giản nhất và thành công nhất dùng trong nghiên cứu tán xạ đàn hỏi, phi

đàn hỏi Mẫu nảy giúp đơn giản hóa tương tác giữa các hạt nhưng vẫn giữ lại được

các tính chất quan trọng của quá trình tương tác MQH có thể được xây dựng bằng

phương pháp vi mô hoặc phương pháp hiện tượng luận Hai phương pháp này bố sung cho nhau nhưng trong luận văn này chỉ đề cập đến mẫu hiện tượng luận

Phương pháp hiện tượng luận thường dùng trong nghiên cứu tan xa hạt nhân

sử dụng dạng ham Woods—Saxon (WS) với các tham số được điều chỉnh để cỏ mỗ

tả các thế tản xạ MQH nucleon—hạt nhân tổng quát có các tham số là các hảm theo

số khối 4 và điện tích Z của bía, loại hạt tới (proton hoặc neutron) và năng lượng

Trang 13

luận van nay mô tả tán xa dan hỏi (p,p) và (n.n) cho hạt nhân bia với số khỏi

40 < A <= 209 va nang lugng 10S E < 65 MeV

Luận văn này được trình bảy gồm 3 chương Chương | trinh bay cac lý thuyết lượng tử cơ bản cùng chỉ tiết các công thức liên quan cho tán xạ đàn hồi Chương 2

giới thiệu hai TQH hiện tượng luận CH§9 và KD Chương 3 trình bày các kết quả tính toán tiết diện tán xạ đàn hỏi phân bố theo góc cho (p,p), (n,n) và thảo luận

Phần kết luận tỏm tắt ngắn gọn vẻ những kết quả thu được, điểm hạn chế của TQH

Trang 14

CHUONG 1: LY THUYET LUQNG TU CUA TAN XA THE

Tản xạ thể là phương pháp dùng đẻ nghiên cứu tán xạ đàn hỏi giữa hai hat a va

A va chạm với nhau, trong đó tương tác giữa hai hạt được mô tả bởi một thẻ tĩnh

Thể này phụ thuộc vào cấu trúc của các hạt va chạm đặc biệt, là kích thước và hình

đạng của a và A (thường được xem là hình câu) Chương này trình bày những kiến

thức cơ sở về ly thuyét tan xa được sử dụng trong luận văn

1.1 Tán xạ lượng tử bởi thế tầm ngắn [4]

1.1.1 Tiết điện vi phân

Hảm sóng /r) thỏa mãn phương trình Schrodineer dừng:

HVWt(r )= EWfr) (1.1)

trong đó E là năng lượng của chuyển động tương đối

Điều kiện biên để giải #) cần là khoảng cách lớn, nó bao gồm sóng phẳng

tới với xung lượng p trong đó p”/(2u) = E, cộng với phần tán xạ mà hình thức sóng

cầu đi ra hiện ra từ tâm tán xạ

ity cikr -

Vit) Pe +ƒ(Q)— khi r 2œ (1.2)

trong đó k = ph, và @ là phần góc của tọa độ r Trục z được chọn theo phương

xung lượng đến k, và góc khối @ được suy ra từ trục này Biên độ ƒ(O) xác định

Trang 15

Sử dụng biểu thức lượng tử cho xác suất mật độ dòng (dòng trên một đơn vị thể

tích, hoặc thông lượng), /“z„('VW-~ /V W"*) (1.5) thu được xác suất mật độ dòng của sóng tới 1 = ju =„=v (1.6) trong đó v là vận tốc ban đầu Đối với đòng xác suất xuyên tâm đi ra xuyên qua diện tích zZ¿Q@ ta nhận được tương tự ao = Al pt -ikr g 2 (f =) _ rÈ+từr a0 2yal r r r =( > vif(ayl’ dQ khir>o (1.7)

Tiết diện vi phân đz/Q) cho tán xạ đàn hồi được định nghĩa như tỷ số của dong xác suất tiệm cận lưu thông xuyên tâm qua yếu tổ góc khối dQ = siuØđdØdg theo phương của góc khối @ = {0,@} trên xác suất mật độ dòng của sóng tới

—_ đồng xác suất với dA theo phương f\

da(2) = xác suất mật độ dòng của sóng tới (1.8)

Dòng tiệm cận lưu thông với đØ là dòng xuyên qua dién tich R’ dQ & khoang

cách lớn # từ tâm tán xạ Nó được đưa ra bởi công thức (1.7) với r = # Cùng với

mật độ dòng của sóng tới (1.6) định nghĩa (1.8) mang lại tiết diện vi phân trên một đơn vị góc khối

aa Wd = oa = |f(a n)I (1.9)

Đề giải quyết tán xạ thế câu đối xửng quanh trục z, phụ thuộc góc phương vị

ọ Biên độ tán xa do đó là ham chi phy thudc 0, f(Q) = f (8)

Trang 16

Oe = J,,d2= = 2n J’, d(cosd)|f (8)/? (1.10)

1.1.2 Tinh toan bién độ tán xạ

Bién dé tan xa f(Q) thu duge bang cach gidi phuong trinh Schrodinger ba thi

nguyén (1.1) von Hamilton H [- #°+ vữ)Ì#ứ) = Ewự) (1.11) Ta viet toan tử động năng trong tọa độ câu như sau h? “hn? 1 a? L* pm V° NT 2ur2 (1.12) 2 ` trong đó = là năng lượng ly tâm bao gôm bình phương của toán tử xung lượng goc ee mide I6 in = ar ee dp? (1.13)

Như đã đề cập trước đây, tán xạ bởi thể xuyên tâm là đối xứng trục quanh trục

z và phụ thuộc vào góc phương vị ọ Khai triển sóng riêng phần

Xét sóng phẳng e'” = e'**® giải phương trình (1.11) voi V(r) = 0 Nó có thể

được khai triển đây đủ theo đa thức Legendre P;(cos Ø)

gikrcos8" = (2[ + 1)Ÿj¡(kr)P, (cos8) (1.14) Đa thức P,(cos 9) là hàm riêng của bình phương toán tử xung lượng góc

LẺ Pt(cosØ) = h?1(I + 1)P¡(cos8) (1.15)

trong đó =0, I,., là số lượng tử xung lượng góc, chúng thỏa mãn tính trực giao

Trang 17

Ham bán kính /,(kr) là hàm cầu Bessel, có đạng tiệm cận là

sin(kr~= =1) lkr „ /„.vi„~(kr

j(kr) > —— = 2ikr khir > » (1.17)

Giải hàm sóng đủ (r) = W(r,) của phương trình (1.11) vả biên độ tán xạ

(8) có thê được khai triển theo đa thức Legendre P,(cos0)

(r,8) = = Deo(2l + 1)i'y,(kr)P, (cos#) (1.18) ƒ(0) = X25¿(2I + 1)ƒ(P,(cos8) (1.19) thừa số pha í! được giới thiệu ở phương trình (1.18) để phù hợp với khai triển tương ứng (1.14) cho sóng tự do Phuong trinh Schrodinger (1.11) bay giờ trở thành hel a" me r) Xi ác (2! + 1) ———P,(cos8) (1.20)

Nhân về trái với P,(eosØ) và lấy tích phân theo cos0 từ —1 đến 1, sử dụng tính

Trang 18

Tv y,(r) > a,sin(kr — 5 i + d;) = đụ [cosổ,sin (kr — I) + sind,cos (kr -=1)| khi r> (1.23) hoac - le tốt „tr „ (Í y(r)> a: c “tối ø~tkr khi r > « (1.24) 2i

Biên độ tán xa (1.19) hay dung hon 1a bién d6 néng phan ƒ, mả nó được khai

Trang 19

f= > e?!8: — 1) = ~el8tsinô, (1.30) vả do đó ƒ(8) =—~XfEo(2l + 1)(S, — 1)P, (cosổ) (1.31) trong do S, = e7! (1.32) Tiết điện vi phân do _ 3 sp = FM (1.33) hoặc da

— =——;Yữi-g(2I + 1)(2U' + 1)(S, — 1)(Sỹ — 1)P,(os8) P„(cos6) (1.34)

Tiết điện tán xạ đàn hồi (1.10) có được bằng cách lấy tích phân biêu thức

(1.34) theo góc Sử dụng tính trực giao (1.16) cho đa thức Legendre tìm được

đại = 2m [ , d(cos8)== = {P72 (2l + 1)1S, — 11? (1.35)

Từ (1.32) ta có thé viết lại (1.35) như sau

Ớ,i = = 2 (21 + 1) sins, (1.36)

Mỗi xung lượng góc l phân bố không liên tục theo tiết điện đàn hỏi

1.1.3 Tân xạ bởi thế quang học Phương trình liên tục

Cho đến bây giờ ta vẫn xem thế V là thể thực, như trong tản xạ hạt cổ điển

Trong cơ học lượng tử, thế ảnh hưởng chuyển động sóng của biên độ xác suất và có

Trang 20

tự phan ảo hap thy của sự khúc xạ trong quang học sóng Thể tông quát như vậy

được gọi là thể quang học, được thay thế cho dạng thế thực

V„„y(r) = V(r) + iW(r) (1.37)

Phương trình Schrodinger cho MQH là

[-S + Vope(r)] YO) = EV() (1.38)

Dé thay ảnh hưởng của phân ảo trong thế, viết mật độ dòng (1.5) sử dụng phương trình (1.37) và (1.38) Vij= (ee Mev ew) (WY + WW'*) = = | /2W (1.39) ari Với mật độ xác suất p = |¥|?thu duge phương trình liên tục Vir) = Fewer) (1.40)

Mối quan hệ nảy cho thấy rằng sự hắp thụ tương ứng với một dòng mắt dân

(thông lượng bị mất, 7 /(r) < 0), yêu cầu phần ảo của TQH phải âm W(r) < 0 tại điểm r trong đó sự hắp thụ này xảy ra

Tiết diện phản ứng

Phép đo định lượng cho sự hấp thụ được đưa ra bởi tiết điện hấp thụ ø„ Nó

được định nghĩa như tỷ số của đòng xác suất thực đi vảo (tổng dòng đi vào trừ tông

dong đi ra) trên mật độ đỏng xác suất của sóng tới

đ.= đóng xác suất thực đi vào

Trang 21

10

Đại lượng nây được đồng nhất với tiết điện phản ứng vả thay ki hiệu ø„ thành

ø, Sự bằng nhau của tiết diện lượng tử này với tiết điện phản ửng thực nghiệm cỏ ý nghĩa tương tự nhau như tiết điện đàn hồi ở mục 1.2.1

Dòng xác suất thực đi vào được đưa ra bởi

- [ dF.j(r) = — ƒ d*rV.j(r) = =: ƒ đ*r p(r)W(r) (1.42)

trong đó sử dụng định lý Gauss và biểu thức (1.40) Do đó tiết điện phản ửng có thể

được viết lại như tích phân của phan ảo thế Wf(r) với mật độ xác suất p(r) cia ham

song tan xa

ơ„= -_Jd r p(r)W(r) (1.43)

Tiết điện phản ứng có thể được viết như một sự đóng góp tổng cộng của sóng

riêng phần bằng cách thay thẻ biểu thức (1.43) ø(r)= |W(r)|# với W(r) được đưa ra

bởi khai triển (1.18) và sử dụng tính trực giao (1.16) tìm được 0, = — = io(21 + 1) ƒ ” dr |y,(r)|#WŒ) (1.44) Do đó ta có 0, = Lizo a, (1) (1.45) Trong đó tiết diện phản ứng riêng phần ø„(I) được đưa ra bởi ø;(Ù = (2l + 17; (1.46) voi T = - =f drly(r)FW(r) (1.47)

Đại lượng T¿ được gọi là hệ số chuyên đi Tiết điện đản hôi ở (1.36) được thay thể lại với

Trang 22

— a R*2" aeaRe

Giống như tiết điện đàn hỏi, tiết điện phản ứng cũng có thể được biểu diễn ở

độ dịch pha (phase shifts) Nó được thực hiện bởi sự ước lượng mật độ dòng thực tới trực tiếp ở miễn tiệm cận tại r = R >œ : h 1 „ gW ä#* — f dF.j = —z~R?2m [`, d(cos6) (w'—- về) (1.49) với hảm sóng tiệm cận khi RÑ >® œ được đưa ra bởi các biểu thức (1.26) vả (1.31) i ew tkr elkr V(r, 0) LEo(2l + 1) [(-)'**— + 5, —| P,(cosd) (1.50)

Sử dụng tính trực giao (1.16) cho đa thức Legendre và tìm được về phải của

biểu thức (1.49) như sau

am) 22 +1)((—)'°*e® + s;e~2] x [(—)'*)(—ik)e”"® + ikSe“] — c.c) i=0

= SY io(2l + 11 |S)}Ê) (1.51)

Chia biểu thức này cho thông lượng tới v = hk/y, ta thu duge tiét điện phản ung

Oy = 7 Lizo(2l + 1) (1 — ISI?) (1.52)

Tiet dién phan img bao gom hé sé phan xa: 7, = |S,|* (1.53) nụ là tỉ số giữa dòng xuyên tâm đi ra trên dòng xuyên tâm đi vào ở sóng cầu tiệm cận với xung lượng góc Đối với thế hắp thụ sẽ có ít dòng đi ra hơn dòng đi

vào, điều đó cỏ nghĩa là

|S,|Š = e*#frft < 1 or Im ð, > 0 (1.54)

So sánh biểu thức (1.52) với các biểu thức (1.45) và (1.46) tìm được mỗi quan

hệ

Trang 23

12

Tiết điện tổng cộng

Tổng của tiết điện đàn hỏi và tiết điện phản ứng là tiết điện tổng cộng

Øọạt = Get + Ơy (1.56)

Cộng hai biểu thức (1.35) vả (1.52) thu được

Oro = Sa Lizo(2l + 1) (1 — Re Si) (1.57)

Tiết điện tổng cộng được xem là tuyến tính có quan hệ với Š, Định lý quang học

So sánh phần ảo của biểu thức (1.31) (sử dụng P,(cos0) = P,(1) = 1) với biêu thức (1.57), ta có

Trot = = imf(@ = 0) (1.58)

Đây là định lý quang học, tên gọi của nó xuất phát từ trực quan, ban đầu tạo ra sóng quang học, mà sự đi chuyển đòng từ sóng tới bằng cách cho tản xạ hoặc hắp

thụ phải phát ra một vùng tối theo phương tới Ø = 0, nghĩa là, gây ra sóng tán xạ giao thoa triệt tiêu với sóng tới theo phương Ø = 0 Định lý quang học mô tả một

thực tế rằng cường độ của vùng tôi nảy xác định bởi biên độ tán xạ đàn hôi ƒ(0) tỉ lệ với dòng triệt tiêu được đo bởi tiết diện tổng cộng

1.2 Mẫu quang học hạt nhân

Như đã đẻ cập, lý thuyết quan trọng trong nghiên cứu phản ứng hạt nhân là

MQH hạt nhân Mẫu này tập trung vào việc xây dựng trường thế giúp thu được các

đặc trưng của tương tác hạt nhan—hat nhân

Từ việc đối chiếu sự tương tự trong kết quả tản xạ neutron lên hạt nhân bia với tan xạ của sóng ánh sáng lên quả cầu trong suốt, TQH đầu tiên được xây dựng cho

tắn xạ của neutron-hạt nhân và sau đó được phát triển cho các hạt tới khác như

Trang 24

13

được xây dựng tương tự các hiện tượng quen thuộc trong quang học sóng Môi trường trong hạt nhân bia làm một phần của hàm sóng của hạt tới bị nhiễu xạ và một phan khác bị khúc xạ Hiện tượng nảy được đặc trưng bằng mot ham phức,

trong đó phần thực và phần ảo lần lượt là phần nhiễu xạ và phần khúc xạ của sóng

tm

Trong MQH xét gần đúng đóng góp của các kênh không đàn hỏi lên hàm sóng

tán xạ đàn hỏi qua sự hắp thụ sóng tán xạ bởi thành phần áo của thế tán xạ Như vậy

thẻ thực ƒ(r} trong phương trình Schrodinger được thay bằng thẻ phức U(r})

U(r) = V(r) + iW(r) (1.58)

Phân thực V(r) đặc trưng cho kênh tán xạ đàn hỏi (sóng tới bị phản xạ) Phần áo W(r) được thêm vảo đê tính đến các kênh khác (sóng tới bị hấp thụ một phần

trước khi ra khỏi môi trường) Do đó W(r) đặc trưng cho phân sóng bị hấp thụ do các va chạm không phải đàn hồi Phương trình Schrodinger trong trường hợp này là

[-+V?+vữ) + iWŒ)] x(R) = Ex(R) (1.59)

và phương trình liên tục là

V#j=; WŒ)|x()l? (1.60)

trong d6 y(R) la hàm sóng mô tả chuyền động tương đối của hạt tới và hạt nhân

bia Lấy tích phân phương trình liên tục theo #, ta có

ƒ Vjd°R = [ jds =ï ƒ W() |x(Œ)|°d*R = N, (1.61)

với W„ là số hạt bị hấp thụ khỏi kênh đàn hỏi Tiết điện hấp thụ ø„ hay còn gọi là tiết điện phản ứng ø, sẽ bằng tỷ số giữa N„ và mật độ dòng tới

ớạ =—;„Í W(r)|x(R)|?d3R = —=(x|IWlz) (1.62)

Trên thực tế, người ta hay dùng hàm sóng tản xạ ở xa tâm tán xạ thay cho ham song ¥

Trang 25

14

Mẫu hiện tượng luận

Phương pháp đầu tiên, đơn giản nhất để xây dựng TQH là phương pháp hiện

tượng luận TQH tông quát thường được sử dụng có dạng

U(R) = Vạƒ(R) + iWag(R) (1.64)

với Ứạ và Wạ lần lượt là độ sâu của thế thực và thế áo, các hàm số ƒ(Ñ) và

g(R) phụ thuộc khoảng cách # giữa hai khối tâm của hai hạt nhân, mô tả hình dạng

4 4 £

của các thẻ

Các số liệu thực nghiệm cho thấy những nucleon nằm sâu trong hạt nhân chỉ

tương tác với các nucleon lân cận nên phân thực W¿ƒ(R) thay đổi rất ít trong lòng hạt nhân nhưng giảm nhanh theo hàm mũ khi ra biên, Để mô tả sự biến đôi như vậy

của phân thế thực, hàm ƒ(R) thường có dạng hàm Woods—=Saxon

f(R) = aoe (1.65)

Với tham số Rạ là bẻ rộng của thế, có thể được xem là bản kinh hạt nhân và

tham số ø là độ nhòe của thế trên bề mặt hạt nhân

Hàm g(R) của phần ảo phụ thuộc vào năng lượng của hạt tới Tại năng lượng dưới 10 MeV, sự hắp thụ chỉ xảy ra trên bề mặt khi đó g(R) có dạng đạo hàm của

hàm Woods—Saxon tại bề mặt hạt nhân

_— 4 9ƒ(R)

g(R) = 4a“? (1.66)

Tai nang lượng lớn, phần ảo có hai số hạng, một là số hạng thẻ tích W, cd đạng hàm Woods—Saxon và một số hạng bề mặt W, có dạng tương tự trường hợp năng lượng thấp Ngoàải ra, tương tự thế spin—quÿ đạo trong mẫu lớp hạt nhân, thé

spin-quÿ đạo W¿;(R) được thêm vào thể tương tác của hai hạt nhân để tính đến

Trang 26

15

đƒ(R

V,<(R) « = LS (1.67)

Nêu các hạt mang điện, ta phải cân thêm vào thể Coulomb E¿ /#), mô tả thể

tương tác giữa điện tích điểm, điện tích bảng điện tích của hạt nhân tới Z, và quả

câu tích điện đều, điện tích bảng điện tích của hạt nhân bia Z;, bán kính &¿ bằng

tong bản kính của hạt toi va hạt nhân bia

V„(R) =“; R> Re

2 2

verR) = 222-2): ¿ 2Rÿ < Re (168)

Tổng hợp tất cả các thành phản trén, TQH U/R) la

U(R) = Vạƒ(R) + iW,ƒ(R) + iW,g(R) + V,;(R) +Ec(R) (1.69)

Khi sử dụng các số liệu của tán xạ đàn hỏi ta có thể tìm được công thức tông

quát dùng để xác định các tham số trong TQH Các tham số này là hàm theo khối

lượng, điện tích và năng lượng của hạt tới Nhiều bộ tham số TQH áp dụng cho dai

năng lượng rộng (từ 1 keV đến 200 MeV) với nhiều bia khác nhau ( 24 < A < 209)

đã được rất thành công như TQH CH89 của Varner và đồng nghiệp [7] hay TQH KD của Koning và Delaroche [5] Mặc dù tham số hóa từ thể Woods—Saxon bán

thực nghiệm nhưng phương pháp này rất hữu ích để tiên đoán TQH nucleon—hạt

nhân khi mà số liệu tản xạ đàn hồi không có hoặc không thể đo được như trường

hợp của các hạt nhân không bèn hay các hạt nhân nằm trên đường biên (drip line)

Tuy nhiên điểm hạn chế của mẫu này là không phải một tán xạ hạt nhân—hạt nhân tổng quát nào cũng có một bộ tham số TQH như trên Thông thường, các tham số

Trang 27

16

CHUONG 2: THE QUANG HOC NUCLEON — HAT NHAN HIỆN TƯỢNG LUẬN 2.1 CH89 Cac tham s6 MQH tổng quát đối với CH§9 [7] Cae gia tri ag, 4„, V,„ và a,„ độc lập với 4, Z và £ = £„¿(MeV) Thế thực xuyên tâm k = Vạ + È, — +(E-—E.}V, +: proton —: neutron Rạ =rạA1 + r” _ 6207 _ 1,732 ee

Ec = HN MeV đôi với (p,p}

E„ =0 đối với (n,n)

Trang 28

17 2.1.1 Dạng của thể quang học Thừa số Woods—Saxon được viết dưới dạng /„;(r,R,a) = ean (2.1) Doi với các thành phan của TQH tại bẻ mặt ta sử dụng đạo hàm xuyên tâm của các thừa số dạng Woods—Saxon

TQH định xứ cho tán xạ nuecleon=hạt nhân như sau

Vir) — Ve fs, Ro, Ao) ™ Wo fs (™, Ry ay) _ (W,(—40y) — fius Ry, ay)

—2(Mo + iW,„)(— = ft, Rso, Aso )l a)

ie r> 7

* 4 ze2 r2 cho hạt tới là proton

(3 = a) ,r<R

+0 cho hạt tdi la neutron (2.2)

Đối với nghiên cứu tiếp theo, tích phân thể tích, J,, /=R, w, va trung binh bình phương bán kính (MSR), (rÈ), ¿=Ñ, w Với các thành phần của thế ở biểu thức (2.2) là

lR _ JolVoRo@o) _ 4% Rỗ Tag :

z›_ =3 pzla „7(®4Ý”

(r de = 2R3 [1 +2 (=) | (2.4)

cho phần thực của thế xuyên tâm, trong khi

J„ _ Ja(W.Rw.dw) „ Ja(W, R„,a,)

A A A

= |1 + (SE) |+ 2£w,|+ +; (2) || (2.5)

Trang 29

18

(r?)„ = Te LT wolwe + (77 wads]

— 1 p2 f3 7 (xaw\Ÿ 5 (aw \Ỷ

= ER} LE Jue [1 +2 (2) | + Jus [1 +5 (2) | (2.6)

là phần ảo của thể xuyên tâm

Đối với thẻ spin—quÿ đạo

Trang 30

19

W, = 130-0,25E- 120cMeV, M,>0

R„ = 126A1⁄3 fm, a= 0,58 fm

2.1.2 Thế thực xuyên tâm

Độ sâu hình học được tính toán như sau

V = Vẹ + W,(E — E,) + [V, — V;„(E — E.)]£ (2.9)

trong đó spin đồng vị không đối xứng, £ = (W — Z)/A, và dau “+” ki hiéu cho tan

xa (p,p) va dau *—" kí hiệu cho tán xạ (n,n) Sự phụ thuộc năng lượng tuyến tính

của ¿ thích hợp với các phân tích trong vùng 10 < £ < 65 MeV, Thông thường ta gia str cac sO hang déng vj vector V, va V,, & biểu thức (2.9) chỉ ảnh hưởng độ sâu

thế mủ không ảnh hưởng dén hinh hoc V,, & biéu thức (2.9) theo mẫu quang học

nay duge cho gan bang 0

Bán kính mật độ một nửa, &¿, mật độ không phụ thuộc các thế có thể được mô

tả như sau

Ro = AM? + 1k” (2.10)

với rạ = 1,24 fm và r9 = — 0,70 m Không tinh dén 7” trong phân tích tổng thể

vì nó ảnh hưởng không đáng kẻ đến sự xác định đồng vị vector và các thành phần

hiệu dụng Coulomb của TQH Hằng số độ nhòe tương ứng trung bình trên hạt nhân, qạ = 0,56 fm được chọn như giá trị bắt đầu cho các nghiên cứu thông số ban đầu

2.1.3 Thé Coulomb va hiéu dung Coulomb

Đối với thé tán xạ proton bao gồm thê thực Coulomb và ảnh hưởng của nó đến

Vir) Hiệu ửng Coulomb xuất hiện như số hạng tĩnh điện ở biêu thức (2.2) và như số

hạng hiệu dụng Coulomb £c ở biểu thức (2.9) Bởi vì tương tác Coulomb biển thiên

tương đối ít được so sánh với thế thực tổng cộng, chẳng hạn như '”Sn biến thiên khoảng 5 MeV tir r = 0 téi r = Ry trong khi do thé hat nhân biến thiên 25 MeV,

phương pháp gân đúng f thể được sử dụng de tính toán

Trang 31

20

Thé Coulomb higu dung cho năng lượng proton

Sự hiện điện của thế Coulomb trong tán xạ (p,p) làm phức tạp hóa các thông

sở tán xạ thích hợp của (p,p) và (n,n), bởi vì TQH phụ thuộc xung lượng Do dé

trong mô tả bán cô điển về sự tán xạ, lực đây Coulomb làm giảm động nang proton

tới Vì vậy, TQH trung bình cho một proton được đưa ra bởi năng lượng bản pha

tương ứng với một neutron có năng lượng tới thấp hơn Phương pháp tính toán tốt

nhất cho thể Coulomb hiệu dụng trong TQH được giải quyết trong phương trình

Sehrodinger với xung lượng phụ thuộc TQH Đề có được kết quả cần nhiều thời

gian để giải quyết và đạng phụ thuộc xung lượng sứ dụng không rõ ràng

Phương pháp gần đúng thường dùng là xây dựng một hiệu dụng Coulomb cho

độ sâu thế thực và giả thiết rằng sự phụ thuộc năng lượng tuyến tính của độ sâu thế và năng lượng hạt tới như biểu thức (2.9) Giải thích tiếp theo giải thích cho năng lượng ở xa trên năng lượng Fermi, với năng lượng tôi thiểu là 15 MeV

Nếu thế áo phụ thuộc xung lượng thì cũng có hiệu dụng Coulomb Một quy

ước giả sử rằng năng lượng của proton tới bị giảm bởi £c Đánh giá Ec trong biểu thức (2.9) sử dụng tham số bán kính tương tự như trong thê Coulomb Do đó đối với tan xa proton, E¢ ở biêu thức (2.9) được tính toán như sau

6Ze?

bo = as (2.11)

Trong đó hệ số a@ là tỉ lệ tương đổi £c với năng lượng Coulomb trung bình

Quy ước này đưa ra tham số hiệu dụng Coulomb tương tự cho thế thực như mẫu

Perey [6] (œ = 1) và có thể áp dụng cho thẻ hấp thụ Cuối cùng theo MQH tìm

được œ = l phù hợp cho đữ liệu tông quát Bán kính Coulomb được tính như sau

Trang 32

21

2.1.4 Thé spin — qué dao

Đa số phân tích tán xạ năng lượng thấp vả các mỏ hình tỉnh toán phủ hợp với

thể spin—=quÿ đạo với £ < 65 MeV Các thông số của thể spin—quỹ đạo như sau

Vio = Vso0 + VeoeE + VsoaA*/4 (2.13)

và bán kính được tính,

Reg = gh? +r’ (2.14)

vii a, la hang sd, bién thiên ít và không thay đổi với E Tham số bán kính

spin—quy đạo bao gồm To, được đưa vào để làm khớp cho phù hợp với số liệu thực

nghiệm Giá trị các tham số đã được biết trước V„„¿= 5, MeV fm, W;„„ = — 0,087

MeV fim’, V,,4= 5,61 MeV fm?, 7,, = 1,24 fm, r{ = —0,82 fm va a,, = 0,66 fm

được sử dụng làm giá trị bắt đầu trong nghiên cứu tham số MQH Ki hiệu khơng rư ràng của £ và sự phụ thuộc 4- được tìm thấy một cách phù hợp để giá trị đơn lj„

được nêu ra Giá trị của nó 5,9 MeV về cơ bản đự đoán theo năng lượng và khối

lượng E + 30 MeV, A x 120

Bởi vì tương tác spin=quÿỹ đạo nucleon-nucleon (hiệu dụng hoặc thực) có một

vùng nảo đó nhỏ hơn thế xuyên tâm, dự đoán R,„ < Rạ„ Tuy nhiên, bán kính thé hấp thụ tối thiểu rộng bằng bán kính thế xuyên tâm do đó năng lượng phân tích rất

nhạy với thế xuyên tâm cũng như thế spin—quÿỹ đạo

2.1.5 Thế xuyên tâm hap thy

Phần ảo xuyên tâm là sự kết hợp của số hạng ảo thẻ tích và số hạng ảo bẻ mặt

Khi năng lượng hạt tới nhỏ, quá trình hấp thụ xảy ra trên bẻ mặt hạt nhân thì số

hạng ảo bẻ mặt chiếm ưu thế hơn so với số hạng ao thé tich (W, = 0) Khi nang

lượng hạt tới lớn thì sự hắp thụ xảy ra bên trong lòng hạt nhân do đó số hạng ảo thể

Trang 33

22

Hiện tượng luận của thể hấp thự

Có 2 kinh nghiệm đề xác định đặc điểm thẻ hắp thụ Thứ nhất là sự chuyển đổi từ nguyên lý hắp thụ bẻ mặt chiếm ưu thể ở năng lượng thắp (£ < 20 MeV) đến sự hấp thụ thẻ tích chiếm ưu thế ở năng lượng cao (£ > 60 MeV) Thứ hai là TQH proton cỏ tích phân phân ảo thẻ tích trên mỗi nucleon, mà hằng số xắp xí là một

ham cua A- va E-

Dé tinh toan cho những điều nói trên, can sự phụ thuộc năng lượng biến thiên đều với £ Sự phụ thuộc năng lượng với the hap thụ được chọn như sau

W veg— (E- -1 E~Ec)~ W ay

W(r,E) = W,(r) | + el Woew : )| Wr) | + oe Weew a)

= fu (EW (r) + fy (EW) (2.15)

trong dé W, voi W, 1a dé sau cia thé ao thé tích và thế áo bề mặt Các thông số của

su phy thudc nang lugng la nang lugng mot nita, W,) va Wy.» cho su hap thu thé

tích và bẻ mặt tương ứng, và bẻ rộng J,„„ và J⁄„.„ Nếu W4u= Weeg VA Woew = Ween, tích phân thẻ tích hấp thụ không đổi với E, J„ được thỏa mãn giá trị 4 bắt kỳ, bởi vi

số hạng bè mặt và thẻ tích được giả thiết có hình học tương tự nhau Ví dụ các tích

Trang 34

120 Ea ppp > 80F ^ ~- ` ` š MeV tr ao} 4 _- 9 l + Ái Ả i i alien i eee "1 Â E (Mev) Hinh 2.1: Sw phu thude nang long ctia thé hap thu doi voi CH89 Cac tich phan thé

tích bê mặt ( J„„) và thẻ tích hấp thu (Jyy») duoe biéu diễn bởi đường chấm cham va tích phân thể tích hấp thụ tông cộng ( J„; + J„„) được biểu diễn bởi đường liên tục

Cac tinh toan bao gom the Coulomb hiéu dụng được xây dựng cho tản xạ proton với

A = 125, Z=50 tại E = 30 MeV [T)

Đẻ nghiên cứu các tham số phản ánh sự gần đúng bắt biến của J,/A xét & biểu

thức (2.5) Đối với các số hạng bẻ mặt, giá trị hằng số được duy trì nêu J, tăng để

hiệu chỉnh cho 4! của 1/8„ Điều nảy có thể được mô tả bởi sự bao gồm số hạng

đồng vị vector trong độ sâu thế, bằng cách giới thiệu 4 hay £ phụ thuộc độ nhòe [7],

hay từ sự phụ thuộc mật độ tương tác hiệu dụng tương tự thể thực Thông thường,

Trang 35

24

voi a, là hang so O day f,, va fy, la các thừa số phụ thuộc năng lượng ở biểu thức (2.15) Bán kính thế có phản hiệu chỉnh từ tham số thông thường là ham của 4'?

tương tự với các thành phần của thế thực xuyên tâm vả spin—quÿ đạo Phân hiệu chỉnh này cần thiết nếu có mật độ phụ thuộc phần ảo của tương tác hiệu dung [7] Thế Coulomb hiệu dụng proton cho thế ảo xuyên tâm được áp dụng tương tự như đổi với thế thực xuyên tâm, bằng cách giám năng lượng proton tại thế được ước

lượng bởi £-(đưa ra ở biểu thức (2.1 1))

Trang 36

25

2.2 KD

2.2.1 Mé hinh thé quang hoc (OMP)

TQH hiện tượng luận cho tán xạ nucleon—hat nhan, /, thường được định nghĩa như sau

Ur.E) mm V(r, E) — iWvŒ, E) ~ iWp(r, E)

+ Wsa(r, E).I.ø + itWeo(r, E) Lo + Ve(r) (2.17) trong dé Vy so va Wy pso 1a cdc thanh phan thẻ thực vả ảo của thẻ tích xuyên tâm (U), bể mặt xuyên tâm (D) va thé spin—qu đạo tương ứng £ là năng lượng thực nghiệm của hạt tới tính theo MeV Tất cả các thành phan được tách ra ở E phụ

thuộc độ sâu giếng thể, W„,W„, Wp, Wo và Wso, và năng lượng không phụ thuộc các

phần xuyên tâm, ƒ, cụ thẻ là

V(r, E) = V, (E) ƒŒ, Ry, ay)

WyŒ', E) săn Wyv(E) f(r, Ry, ay) d WoŒ,E) = ~ 4apW›(E)-ƒŒ Rọ, ap) 2 Vso(r, E) = Vso(E) (=) zarƒ (r.Rso.đ;o) 2

Wso(r, E) = Wso(E)(=-) += f(r Rso, aso) (2.18) Thong thudng, thira sé f(r, R;,a;) c6 dang Woods—Saxon

f(r, Rj, ai) = aK (2.19)

Trang 37

26 Zze* r? Ve(r) = DR, (3 - m) khi r < Rc 2 -“= r khi r > Rc (2.20) với Z(z) là điện tích của hạt nhân bia (hạt tới), và R¿ =rcA!⁄? là bán kính Coulomb,

Một điều quan trọng cần chủ ý ở biểu thức (2.18) là các thế thực vả ảo của

timg thanh phan V va SO phan chia cac thừa số có dạng tương tự nhau, nghĩa là giả sử các tham số hình học tương tự nhau cho cặp (Wy, W) và cặp (so, Wo), trong khi We có các tham số hỉnh học của riêng nó Hơn nữa, ta lấy từng r; và a; không

phụ thuộc năng lượng Do đó, không sử dụng sự linh hoạt của dạng thé trong qua

trình nghiên cứu Bảng cách làm như vậy, đã giám đáng kế số lượng bậc tự do của

đạng tổng quát, nhưng điều này là phù hợp với điều kiện mong muốn cũng như các

tham số biến thiên có thẻ thực hiện trong phân tích dữ liệu 2.2.2 Các dạng hàm của độ sâu giếng thế

Đối với cả OMP định xứ và OMP tổng quát, ta đã xác định giá trị cho ba cặp

bán kính cùng tham số độ nhòe với thông số phụ thuộc £- thích hợp nhất đối với

các độ sâu giếng thế khác nhau Ở nhiều nghiên cứu trước đây, sự phụ thuộc năng

lượng này đã được mô phỏng bởi một hoặc nhiều đoạn thắng Kết quả là, đạo hàm

bậc nhất của các tham số như vậy không liên tục tại các điểm nổi Liên quan đến

van đẻ bắt thường khó giải quyết khi ấy kết quả cho hệ số truyền qua và phân bổ

góc xung quanh các điểm nỗi Một điều thích hợp hơn để thay thể các đoạn thang

này bằng các hảm trơn mà bao hảm sự tương tự và tốt hơn, số lượng các tham số tại

củng thời gian cho phép lình hoạt hơn

Các MQH rải rác trước đây cho rằng tắt cả các đạng hàm đổi với độ sâu giếng

Trang 38

27 định nghĩa như năng lượng một nửa nằm giữa lớp vỏ chiếm cuỗi cùng và đầu tiên của hạt nhân Đối với các neutron tới EP = —+[5,(Z, N) + S,(Z,N +1)] (2.21)

vii S,, la năng lượng tách neutron cho một hạt nhân với số proton Z và số neutron Ñ, trong khi đó đối với các proton tới

EP = —=[S,(2,N) + S,(Z + 1,N)] (2.22)

vii S,, 1a nang lượng tach proton Ta đã sử dụng bảng khối lugng Audi—Wapstra [1]

đẻ thu được giá trị của các năng lượng tách

Trang 39

28 (E - E;)' Wso(E) = Wso so( ) MWsoy (E = Ey + (W„.) "so = constant sg = constant re = constant (2.23)

trong đó Ey = E7 đối với các neutron tới và Ey = EP đôi với các proton tới Một ví đụ minh họa sự phụ thuộc năng lượng đổi với các thành phân TQH được trình bày ở

hình 2.2 cho neutron tới & “Fe

AJ Mouteg, 1 P Detaroche / Machoar Physics A 713 (2003) 271-210 "y L TL v l4 T " Potential depth (MeV) ãs 8 #8 # â â 8 «4 = Hình 2.2: Các độ sâu theo năng lượng (thực nghiệm) của hạt tới cho các thành phần thể quang học [Š]

Nói chung, tất cả các tham số thay đổi đối với mỗi hạt nhân khác nhau Hơn

nữa, các phân tích OMP đã được thực hiện độc lập cho các proton và neutron tới

Do đó, OMP cho một hạt nhân bia và hạt tới đặc trưng được mô tả bởi các thé va

hình học được đưa ra ở biểu thức (2.23) và các tham số biến thiên trong bảng 2.2,

Trang 40

29

Độ sâu của thế thực xuyên tâm W„(E) giảm khi tăng năng lượng Thay vì sự

phụ thuộc tuyến tính £- thường được giả sử trong các phân tích OMP trước đây

cho Wụ(E), ta chấp nhận một đa thức phụ thuộc Sự lựa chọn này được xác định bởi những xem xét sau Thứ nhất, sự phụ thuộc tuyến tính £- là một giả định hợp lý chỉ trong khoảng năng lượng hẹp thông thường tử 10 dén 40 MeV, Thứ hai, ta biết từ

các phân tích OMP phản ly và hiện tượng học Dirac, cả hai bao gồm phạm vi năng

lượng rộng, mà I⁄„(E) cư xử như một hàm e mũ (Wy(E) ~ e*Ê) đối với năng lượng

lên dén 140 MeV và như W„(E) ~ log(E) tại năng lượng hạt tới cao hon [5] Trong

giai đoạn đầu nghiên cứu, ta đã chấp nhận một hàm e mũ để đại diện cho W„(E) dưới 200 MeV, nhưng dạng gản nhất dẫn đến sự hợp lý chỉ phù hợp đối với

E < 140 MeV Dạng đa thức ở (2.23) khi ấy được xem xét, bởi vì nó tương tự với

khai triển chuỗi Taylor rút gọn của ham e mũ Các tham số 1¿, 0; và w„ khi ấy không tương quan nhau, mà cho phép ta làm khớp tốt trên miễn năng lượng lớn

Tham số 0ạ là như nhau cho tất cả các hạt nhân Tại các năng lượng cao hơn, dạng hàm sẽ không đúng bởi vì thế thực xuyên tâm đã được biết trở thanh thé day

Tương tự, các thành phần TQH thé tich (W,) và bè mặt (Wp) hắp thụ cũng

được đưa ra phụ thuộc (E — Ey) Dạng gần nhất cho các thế hap thụ được đưa ra bởi

các phân tích OMP trước đó bao gồm phạm vi năng lượng rộng Tại năng lượng hạt

tới thấp, sự hấp thụ chiếm ưu thế bởi thành phần bề mặt Wp(E) Vượt quá khoảng I0 MeV, số hạng thẻ tích W(E) có thể không còn bị bỏ qua nữa, và tại các năng

lượng cao hơn sự hắp thụ hoản toàn chiếm ưu thế bởi Wy(E) Sự phụ thuộc E đặc trưng cho W⁄„(E) ớ biểu thức (2.23) Đây được gọi là hàm Brown—Rho [3], không

đáng kẻ tại các năng lượng thấp, sau đó tăng cho đến khi nó đạt giá trị không đôi

Hình dạng được minh họa ở hình 2.2 Hình vẻ này chỉ phù hợp đổi với vùng năng

lượng đã xét Dang ham đối với W¿(E) bao gòm hàm Brown—Rho nhân với một

hàm e mũ giam,

Ngày đăng: 01/09/2023, 13:23

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w