Nghiên cứu cấu trúc của các hạt nhân halo 6,8He và 12,14Be thông qua các phản ứng trực tiếp trong động học ngược (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM LÊ XUÂN CHUNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA CÁC HẠT NHÂN HALO 6,8 He VÀ12,14 Be THÔNG QUA PHẢN ỨNG TRỰC TIẾP TRONG ĐỘNG HỌC NGƯỢC Chuyên ngành: Vật lý hạt nhân nguyên tử Mã số: 62 44 01 06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2016 Công trình hoàn thành tại: Trung tâm Vật lý hạt nhân, viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân Hà Nội; Trung tâm Vật lý hạt nhân, viện Nghiên cứu ion nặng GSI Damstadt, Cộng hòa liên bang Đức Người hướng dẫn khoa học: GS TS Đào Tiến Khoa : GS TS Peter Egelhof Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp viện chấm luận án tiến sĩ họp Vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Chương Giới thiệu Cấu trúc halo hạt nhân tập trung nghiên cứu mạnh mẽ với chùm đồng vị phóng xạ không bền (RIB) kể từ năm tám mươi kỷ trước Nó thực nghiệm phát chứng minh lần qua loạt thí nghiệm Tanihata đồng nghiệp [1, 2] Cấu trúc halo cấu trúc bao gồm lõi chặt nucleon liên kết yếu xa Do đó, phân bố vật chất hạt nhân halo thường mở rộng dẫn đến bán kính hạt nhân lớn so sánh với hạt nhân nặng bền Một ví dụ cấu trúc thể hình 1.2, kích thước 11 Li so sánh với kích thước hạt nhân có khối lượng trung bình 40 Ca hạt nhân nặng 208 Pb Không giống hạt nhân bền, hàm sóng (HS) nucleon halo khác với HS nucleon lõi Dẫn đến, phân bố mật độ chúng khác Năng lượng tách nhỏ, đuôi phân bố mật độ dài Độ dốc đường phân bố mật độ phụ thuộc Hình 1.2: So sánh kích thước lượng trung bình 40 11 Li với kích thước hạt nhân khối Ca hạt nhân nặng 208 Pb vào mô men góc quỹ đạo Cấu trúc thường liên quan đến nucleon hóa trị thuộc quỹ đạo s p Có hai kỹ thuật để tạo chùm tia đồng vị không bền sử dụng thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc halo là: kỹ thuật tách đồng vị đường bay gia tốc (ISOL) phương pháp tách hạt gia tốc (in-flight) Chùm tia đồng vị phóng xạ sử dụng cho thí nghiệm động học ngược, thông thường kết hợp với bia "hoạt" để tăng độ sáng phản ứng Luận án trình bày kết nghiên cứu cấu trúc halo hạt nhân 6,8 He 12,14 Be thông qua phản ứng trực tiếp động học ngược thực viện GSI Darmstadt E ≈ 700 MeV/u [3, 9, 11] 6,8 He hạt nhân halo nhẹ cho bao gồm lõi α với tương ứng nơtron halo liên kết yếu Các phản ứng tán xạ đàn hồi 6,8 He+p đo loạt thí nghiệm cho vùng mô men xung truyền thấp [9] cao [11] chứa vùng cực tiểu nhiễu xạ Phân tích số liệu tán xạ đàn hồi cho thông tin trực tiếp kích thước phân bố mật độ hạt nhân Bộ số liệu đầu nhạy với thông tin cấu trúc bề mặt hạt nhân [4], vùng thể tích halo Trong đó, số liệu thứ hai lại nhạy với cấu trúc lõi [5] Do đó, phân tích số liệu tổng chờ đợi cung cấp thông tin xác kích thước phân bố vật chất 6,8 He Cấu trúc hạt nhân không bền 12,14 Be nghiên cứu thông qua phản ứng phân mảnh p(12 Be,11 Be) p(14 Be,12 Be), thuộc loạt thí nghiệm đo vùng mô men xung truyền thấp Độ rộng phân bố mô men xung lượng thông tin quan trọng không hình thành cấu trúc halo mà cấu hình trạng thái hạt nhân Ngoài ra, không bền vững số magic N = hạt nhân 12 Be quan tâm, vượt khả giải thích lớp vỏ Nghiên cứu tính khả thi R&D detector bán dẫn silicon hai chiều nhiều dây, sử dụng dự án tương lai EXL cho hướng nghiên cứu, trình bày Chương Các thí nghiệm 2.1 Phản ứng vỡ mảnh Chùm sơ cấp 18 O tạo gia tốc lên lượng xấp xỉ 750 MeV/u Sau đó, bắn vào bia sơ cấp berillium dày g/cm2 lối vào tách hạt (FRS) Các sản phẩm thứ cấp 12,14 Be tạo chọn lọc Tại vị trí bia thứ cấp hydro, lượng chúng 700.5 700 MeV/u 2.1.1 Bố trí thí nghiệm Sơ đồ bố trí thí nghiệm trình bày hình 2.3 Trong đó, phần buồng ion hóa IKAR chứa khí hyđro [6, 7, 9], sử dụng vừa bia detector đo hạt proton giật lùi (bia hoạt) Tín hiệu proton giật lùi trùng phùng với hạt Be tán xạ Góc tán xạ θs điểm tương tác xác định từ tọa độ đo hệ detector đo quỹ đạo gồm cặp buồng đếm tỷ lệ chiều nhiều dây (MWPC1 -MWPC2 MWPC3-MWPC4), bố trí phía trước sau IKAR Các detector nhấp nháy S1, S2 S3 sử dụng để nhận dạng chùm hạt đạn lấy tín hiệu "trigger" Việc nhận diện hạt thực thông qua phương pháp thời gian bay (ToF) nhấp nháy S1-S8 (S8 đặt cuối FRS) độ lượng hạt ∆E S1, S2 S3 Thêm vào đó, nhấp nháy phản trùng phùng với lỗ tròn có đường Hình 2.3: Sơ đồ thí nghiệm Bộ phấn buồng ion hóa IKAR, làm nhiệm vụ bia hoạt Chi tiết trình bày viết kính cm tâm cho phép ghi nhận hạt qua lỗ tròn, kiện lại bị loại trừ Hạt nhân Be tán xạ sau phản ứng, sau bay qua nam châm từ ALADIN (có vai trò phân tách hạt theo độ cứng từ) nhận diện nhờ nhấp nháy nhạy vị trí đặt cuối bố trí thí nghiệm 2.1.2 Phân tích số liệu Nhận diện hạt đạn Nhận diện hạt đạn thực "offline" theo phương pháp đo ∆E ToF ∆E đo detector S1, S2 S3 ToF đo tín hiệu từ S8 từ S1, S8 S1 cho tín hiệu start stop Độ dài quãng bay 40 m, ToF đặc trưng đồng vị Be 223 ns Hình 2.9 minh họa nhận diện cho chùm tia tới 12 Be (phương pháp tương tự áp dụng cho chùm tia tới 14 Be) Hình nhỏ a biểu diễn tương quan lượng ∆ES1 S1 ∆ES2 S2 Tương quan lượng S2 thời gian bay trình bày hình nhỏ b Năng lượng S3 ∆ES3 trình bày hình nhỏ c nhằm mục đích lựa chọn đồng vị có số Z Chùm hạt tới lựa chọn điều kiện cắt phù hợp cho 12 Be hình Hình 2.9: Nhận diện chùm tia tới 12 Be nhỏ a b, sau thêm điều kiện giới hạn vùng phổ Be hình nhỏ c để đảm bảo hạt chọn đồng vị beryllium Hình 2.16: Nhận diện mảnh sau phản ứng 11,12 Be Nhận diện phân mảnh Công việc thực nhờ phân tích từ ALADIN tường nhấp nháy nhạy vị trí Đầu tiên, tương quan vị trí tường nhấp nháy góc tán xạ mặt phẳng x xây dựng, xwall vs θx , để lựa chọn hạt 11,12 Be hình nhỏ a b hình 2.16 Sau đó, điều kiện đặt thêm vào vùng phổ đo tường nhấp nháy để đảm bảo lựa chọn đồng vị Be, thể hình 2.16.c Hình 2.19 trình bày kết phân bố mô men xung lượng nằm ngang mảnh 11,12 Be từ phản ứng p(12 Be, 11 Be) p(14 Be, 12 Be) lượng 700.5 700 MeV/u Hình 2.19: Phân bố mô men xung lượng nằm ngang mảnh 11,12 Be tương ứng hình nhỏ a b Các hình bao gồm sai số thống kê 2.2 Thí nghiệm tán xạ đàn hồi Tiết diện tán xạ đàn hồi 6,8 He+p đo loạt thí nghiệm cho vùng xung truyền thấp [9] cao [11] lượng xấp xỉ 700 MeV/u Quy trình tương tự FRS nhắc đến phần thực nhằm tạo chùm hạt thứ cấp 6,8 He Loạt thí nghiệm đầu đo xung truyền −t khoảng từ 0.016 đến 0.05 (GeV/c)2 sử dụng IKAR, loạt thí nghiệm sau đo xung truyền vùng 0.22 (GeV/c)2 chứa vùng cực tiểu nhiễu xạ sử dụng bia hydro lỏng (LH2 ) Bố trí thí nghiệm đo vùng xung truyền thấp tương tự bố trí thí nghiệm đo phản ứng phân mảnh ngoại trừ việc Figure 2.23: Bố trí thí nghiệm đo tiết diện tán xạ đàn hồi 6,8 He+p vùng xung truyền cao sử dụng bia LH2 thí nghiệm phân mảnh có thêm phân tích từ ALADIN tường nhấp nháy nhạy vị trí Loạt thí nghiệm [11] đo số liệu tán xạ đàn hồi 6,8 He+p vùng xung truyền cao Sơ đồ bố trí thí nghiệm trình Figure 2.29: Tiết diện tán xạ đàn hồi 6,8 He+p lượng xấp xỉ 700 MeV/nucleon đo vùng xung truyền thấp [9] cao [11] theo góc tán xạ hệ tọa độ tâm xung lượng bày hình 2.23 Hầu hết hệ đo loại thực chức giống thí nghiệm phân mảnh Sự khác việc sử dụng buồng đếm tỉ lệ nhiều dây MWPC5MWPC6 để đo proton giật lùi, từ lượng đo tường nhấp nháy (RPW) lượng tổng hạt proton xây dựng Thay cho IKAR bia lỏng LH2 sử dụng nhằm mục đích bù cho việc tiết diện phản ứng suy giảm góc tán xạ lớn từ thực tế mật độ bia lỏng lớn bia khí nhiều Tiết diện tán xạ đàn hồi 6,8 He+p lượng ≈ 700 MeV/u từ thí nghiệm [9, 11] trình bày hình 2.29 2.3 Nghiên cứu tiền khả thi nghiên cứu R&D DSSD cho dự án EXL Detector bán dẫn hai chiều nhiều dây (DSSD) thành phần chủ yếu sử dụng thí nghiệm thuộc dự án EXL FAIR Cùng với detector dạng miếng silicon pha lithium dày (Si(Li)), hai detector hợp thành hệ đo ∆E − E (hệ telescope) Những vấn đề trình bày bao gồm: • Kiểm tra khả đo phổ DSSD sử dụng nguồn phóng xạ: ví dụ độ phân giải lượng dE lượng ∆E , hiệu suất đếm ( ), ngưỡng lượng thấp khả phân biệt theo hình dạng xung • Năng lượng tổng xây dựng từ hệ telescope DSSD-Si(Li) thí nghiệm kiểm tra với chùm tia tới proton Các DSSD phiên nghiên cứu dày 300 (300±10) µm có số dây mặt p n 16x16, 64x64 64x16 Detector nhỏ có 16 dây mặt, dây hai mặt vuông góc với Kích thước detector 7.1x7.1 mm2 Tại mặt p, độ rộng dây (strip) dây tiếp giáp (interstrip) 285 µm 15 µm, giá trị chúng 235 µm 65 µm mặt n Chính vậy, độ rộng dây tổng (pitch) 300 µm hai mặt Chương Kết phân tích theo mẫu Glauber thảo luận 3.1 Tán xạ đàn hồi proton vùng lượng trung bình mẫu Glauber Tiết diện Glauber tán xạ nhiều lần đàn hồi proton-hạt nhân (GMSM) tính theo dσ = |Fel (q)|2 dΩc.m (3.1) Khi bỏ qua tương quan vị trí nhiều hạt, mật độ nhiều hạt viết dạng tích mật độ đơn hạt A ρA (r1 , r2 , , rA ) = ρj (rj ) (3.2) j=1 ρj (rj ) mật độ nucleon điểm Cả ρA ρj chuẩn hóa Như vậy, biên độ tán xạ viết dạng [12, 14]   A   ik Fel (q) = eiqb − − ρj (rj )γj (b − sj )d3 rj d2 b.(3.3)   2π j=1 Ở phương trình trên, b khoảng cách tương tác, q xung truyền, A số khối hạt nhân rj , j = 1, 2, , A, tọa độ 13 nucleon thứ j với thành phần vuông góc tương ứng sj , ψ hàm sóng Hàm giao diện tương tác cặp proton-nucleon γj tính theo công thức γj (b) = 2πik e−iqb fpN (q)d2 q (3.4) Khi xét đến spin proton, đóng góp tương tác quan trọng phần spin-quỹ đạo (s-o), thành phần tương tác spin khác bỏ qua [4] Với đóng góp này, biên độ tương tác protonnucleon có dạng c ˆ ˆ s ˆ ˆ fpN (q) = fpN (q) + σ(b × k)fpN (q), b = b/b, k = k/k (3.5) c s Ở đây, fpN (q) fpN (q) biên độ xuyên tâm s-o, σ toán tử spin hạt proton tới Chúng tham số hóa dạng [4, 13] phụ thuộc vào q sau c fpN (q) = s fpN (q) = kσpN q βpN (εpN + i) exp − 4π kσpN 4π , N = p, n q2 q βs (iαs − 1)Ds exp − 4M 2 (3.6) (3.7) Trong phương trình trên, σpN tiết diện tổng tương tác pN , εpN αs tỷ số cường độ phần thực phần ảo, βpN βs tham số độ dốc, Ds cường độ tương đối biên độ s-o, M khối lượng nucleon Với tính toán luận án, giá trị tham số cho c phần biên độ tương tác xuyên tâm fpN lấy từ tài liệu [14], βpN tham số (3.7) điều chỉnh để mô tả số liệu tán xạ đàn hồi p+4 He Ep ∼ 700 MeV [9, 16] sử dụng tính toán GMSM có tính đến đóng góp tương tác s-o Tất tham số sử dụng tính toán GMSM cho bảng 3.1, với tham số sau điều chỉnh βpN , Ds , βs , αs gần với giá trị đưa trước tài liệu [17] 14 Bảng 3.1: Các tham số tính biên độ tán xạ xuyên tâm s-o sử dụng luận án phân tích GMSM số liệu tán xạ Hệ He+p He+p Ep (MeV) 674 717 σpp [14] (mb) 41.9 44.6 εpp [14] 0.129 0.069 σpn [14] (mb) 37.4 37.7 εpn [14] -0.283 -0.307 βpp (fm2 ) 0.20 0.20 βpn (fm2 ) 0.24 0.24 6,8 He+p Ds αs 0.284 0.284 13.50 13.50 βs (fm2 ) 0.522 0.522 Mật độ hạt nhân tham số hóa theo dạng bán thực nghiệm thích hợp Trong chương này, năm mật độ tham số hóa bán thực nghiệm sử dụng để nghiên cứu kích thước hạt nhân mật độ vật chất 6,8 He SF (Symmetrized Fermi) [14], GH (Gaussian-Halo) [14], WS (Woods-Saxon) [12], GG (GaussianGaussian) [14] GO (Gaussian-Oscillator) [14] Chúng có dạng mật độ điểm nucleon Trong mô hình đầu, tất nucleon có phân bố mật độ Trái lại, mô hình GG GO cho phép mô tả dạng khác nucleon lõi halo 6,8 He giả thiết bao gồm lõi α có 2, nơtron halo Bên cạnh đó, mật độ COSMA (the cluster-orbital shell-model approximation) [18] kiểm chứng nghiên cứu hạt nhân halo [19–21] sử dụng Các tham số thu được so sánh với tham số từ tài liệu [18] cho 6,8 He Cũng giống GG GO, mẫu COSMA mô tả cách riêng cho phần lõi phần halo Bảng 3.2: Các tham số mật độ làm khớp tốt GH, SF, WS, GG GO thu từ phân tích GMSM dựa số liệu tán xạ đàn hồi He+p [9, 11] tổng hợp Giá trị χ2 số điểm thực nghiệm, sai số r bao gồm thống kê Tham số COSMA lấy từ tài liệu [18], giá trị tương ứng Rc Rh cho dấu ngoặc Mật độ AL AH GH SF WS GG GO COSMA 1.04(3) 1.05(4) 1.04(2) 1.04(3) 1.05(2) 1.00 1.09(3) 1.09(3) 1.07(3) 1.09(4) 1.04(2) 1.00 Tham số mật độ (fm) (fm) Rm =2.45(4) α=0.12(2) R0 =1.00(8) a=0.61(2) R=0.99(5) a=0.63(2) Rc =1.96(4) Rh =3.30(12) Rc =1.90(3) Rh =3.26(13) a=1.55 b=2.12 (Rc =1.90) (Rh =3.35) 15 Rm (fm) 2.45(4) 2.40(5) 2.45(6) 2.48(6) 2.44(5) 2.48 χ2 r 1.39 1.55 1.00 1.41 0.88 1.49 Rn (fm) Rn − Rp (fm) 2.71(7) 2.67(8) 2.72 0.75(8) 0.77(9) 0.82 Bảng 3.3: Giống bảng 3.2 cho hệ He+p Mật độ AL AH GG GO GH SF WS COSMA 1.00(2) 1.03(2) 1.01(2) 1.01(2) 1.01(2) 1.00 0.99(6) 0.95(7) 0.98(6) 0.96(5) 0.97(5) 1.00 3.2 Tham số mật độ (fm) (fm) Rc =1.81(6) Rh =3.12(13) Rc =1.69(6) Rh =2.99(14) Rm =2.50(5) α=0.13(4) R0 =0.66(4) a=0.66(2) R=0.80(8) a=0.66(2) a=1.38 b=1.99 (Rc =1.69) (Rh =3.15) Rm (fm) 2.55(8) 2.43(9) 2.50(5) 2.51(7) 2.51(5) 2.53 χ2 r 1.35 1.50 1.35 1.16 1.15 2.15 Rn (fm) 2.75(10) 2.63(11) Rn − Rp (fm) 0.94(12) 0.94(12) 2.75 1.06 Kết phân tích thảo luận Các tham số làm khớp tốt GH, SF, WS, GG GO cho bảng 3.2 3.3 Tiết diện GMSM với GG GO biểu diễn hình 3.10 3.11 cho 6,8 He, so sánh với kết thu dùng tham số GG GO lấy từ tài liệu [14] COSMA [18] Có thể thấy đường cong tiết diện tính theo tham số thu luận án mô tả tốt Hình 3.10: Tiết diện tán xạ đàn hồi Hình 3.11: Giống hình 3.10 cho tán xạ He+p He+p chia cho tiết diện Rutherford 16 điểm số liệu thực nghiệm So sánh với kết từ [14] (chỉ phân tích cho phần số liệu xung truyền thấp [9] dẫn đến trung bình Rm = 2.30 (fm)) kết bán kính hạt nhân luận án lớn Cần ý phân tích luận án tập trung vào số liệu tổng hợp phần xung truyền thấp cao [9, 11] Ngoài ra, tương tác s-o tính đến bỏ qua với tính toán tài liệu [14] Mật độ COSMA công bố mô tả tốt số liệu He+p He+p vùng xung truyền thấp, không tốt mô tả điểm thực nghiệm góc lớn kể từ cực tiểu nhiễu xạ tán xạ He+p Do COSMA có dạng hàm với GO nên từ tham số fit tốt GO, tham số tốt a b COSMA mô tả số liệu xác định 1.55(2), 2.06(8) (fm) cho He, 1.38(5), 1.89(9) (fm) cho He Với kết thu từ phân tích GMSM cho số liệu tán xạ tổng hợp [9, 11] sử dụng mật độ vất chất hạt nhân bán thực nghiệm, bán kính vật chất trung bình là: Hình 3.12: Phân bố trung bình mật Hình 3.13: Giống hình độ vật chất He sai số theo 3.12 cho phân bố vật chất thang tuyến tính (a) logarit (b) He 17 Rm = 2.44 ± 0.07 (fm) cho He, Rm = 2.50 ± 0.08 (fm) cho He Bán kính lõi halo trung bình đồng vị helium nói thu từ kết phân tích với GG GO Rc = 1.93 ± 0.06 (fm), Rh = 3.28 ± 0.13 (fm) cho He, Rc = 1.75 ± 0.08 (fm), Rh = 3.06 ± 0.14 (fm) cho He Hình 3.12 3.13 biểu diễn phân bố mật độ trung bình với sai số tính từ sai số tham số mật độ Hình 3.14 trình bày nghiên cứu ảnh hưởng tương tác s-o lên tiết diện tán xạ đàn hồi 6,8 He+p Có thể thấy tương tác s-o bắt đầu đáng kể từ cực tiểu nhiễu xạ Độ nhạy tiết diện phản ứng với thay đổi mật độ phần lõi halo nghiên cứu hình 3.15 Trong hình a biểu diễn trường hợp cố định Rh = 3.12 (fm) thay đổi Rc , hình b cố định Rc = 1.81 (fm) thay đổi Rh Hình a cho thấy tiết diện thay 6,8 He Hình 3.14: Ảnh hưởng tương tác Hình 3.15: Độ nhạy tiết diện phản ứng với thay đổi mật độ s-o lên tiết diện tán xạ đàn hồi 6,8 phần lõi halo với He He+p 18 đổi đáng kể phần góc lớn, không đáng kể hình b Điều chứng tỏ tiết diện tán xạ phần góc lớn nhạy với phần lõi hạt nhân Sử dụng giá trị trung bình Rc,h thu trên, số bán kính hạt nhân mô hình hình học hệ hạt nhân nơtron halo đề xuất tài liệu [27] (hình 3.17) tính cho He Các kết thu phù hợp với kết tài liệu [27] Bảng 3.5 trình bày cách tính giá trị bán kính thu Hình 3.17: Hình học hệ hạt nhân nơtron halo Bảng 3.5: Bán kính (fm) tính theo mô hình hình học hạt nhân nơtron halo [27] áp dụng cho He He Định nghĩa theo [27] Theo luận án Theo [27] Rm Rm 2.44(7) 2.43(3) Rp Rc 1.93(6) 1.912(18) Rh Rh 3.28(13) 3.37(11) Rn Rn 2.69(9) 2.65(4) Rn − Rp Rn − Rp 0.76(10) 0.808(47) 2 ρc (Rc − rsm )1/2 1.26(7) R2n Ac /Ah ρc 2.52(13) 2.52(5) Rc−2n ρc + R2n 3.79(14) 3.84(6) 2 Rdi−n (Rh − R2n )1/2 2.09(25) Rn−n 2Rdi−n 4.19(49) 3.93(25) Rn1 Rn2 (A2 ρ2 − Rn−n )/4 1.99(119) 2.70(97) c c 19 3.3 Nghiên cứu cấu trúc 12 Be thông qua phản ứng phân mảnh bia proton Phản ứng bứt nơtron xét thông thường viết dạng (11 Be+n)+p → 11 Be+n+p Ở đây, lõi (c) 11 Be có trạng thái trước sau phản ứng Trạng thái liên kết hạt đạn 12 Be (11 Be+n) mô tả hàm sóng đơn hạt ΨJM với J M spin hình chiếu spin hạt đạn Theo mẫu Glauber, phân bố theo xung nằm ngang lõi tính theo công thức [22, 23] dσ = dpx dpy dσ (px , py ), d2 pc ⊥ (3.8) với, dσ d2 pc ⊥ = 1 2π 2l + ∞ d2 bn [1− | Sn (bn ) |2 ] ∞ × dz M −∞ d2 ρ exp(−ipc ρ)Sc (bc )ΨJM (r) (3.9) ⊥ Trong đó, pc thành phần xung lượng nằm ngang lõi, với ⊥ hệ tọa độ trụ r = (ρ, z, φ) = Rn − Rc (hình 3.18) Hình 3.18: Tọa độ sử dụng phản ứng bứt nơtron 20 Sc,n ma trận S tương tác (11 Be+p) (n+p) Tiết diện xung lượng nằm ngang phương trình (3.8) xác định hàm sóng trạng thái liên kết hạt đạn (c+n) ΨJM xác định Hàm sóng nghiệm phương trình Sch¨dinger với tương tác có dạng Woods-Sacxon o Hệ số phổ thực nghiệm C S exp định nghĩa cường độ chuyển tiếp trạng thái đặc trưng (lJc ) lõi sau phản ứng Tiết diện tổng phản ứng bứt nơtron σ tổng tiết diện trạng thái σlJc [24] exp C SlJc σlJc σ = (3.10) lJc Từ viết dσ dpx exp C SlJc = lJc dσlJc , dpx (3.11) dσlJc tính từ phương trình (3.8) dpx Hình 3.19 trình bày sơ đồ mức 11 Be với trạng thái s1/2+ (l = 0, Jc = 1/2) trạng thái kích thích p1/2− (l = 1, đó, Hình 3.19: Sơ đồ mức − kích thích p1/2 , d5/2 + 11 Be với trạng thái s1/2+ trạng thái có lượng 0.32 1.78 MeV [25] (bên phải) Tiết diện tính toán [26] (bên trái) theo thành phần xung lượng nằm ngang lõi sau phản ứng p(12 Be,11 Be) cho trường hợp lõi trạng thái: s1/2+ (nét liền), p1/2− (nét ghạch) d5/2− (chấm chấm) 21 Hình 3.20: Số liệu thực nghiệm (các điểm) làm khớp với tính toán exp ứng với trường hợp lõi d5/2+ (nét liền) với hệ số phổ C S1d5/2+ 2.73(30) Jc = 1/2), d5/2+ (l = 2, Jc = 5/2) có lượng 0.32, 1.78 MeV [25] (bên phải), tiết diện vi phân tính toán (bên trái) theo xung lượng ngang lõi sau phản ứng p(12 Be,11 Be) Hình bên trái biểu diễn tính toán tiết diện thực C Bertulani [26] tương ứng với ba trường hợp lõi sau phản ứng trạng thái khác hình bên phải Tiết diện tính toán sử dụng để làm khớp số liệu thực nghiệm thu hình 2.19.a theo phương trình (3.11) Kết làm khớp tốt trình bày hình 3.20 với hệ số exp exp exp phổ C Ss1/2+ C Sp1/2− ≈ 0, C Sd5/2+ 2.73(30) Kết chứng cho thấy sau phản ứng trạng thái + 11 Be 1d5/2+ hay J π = Do trạng thái 12 Be c π = Jπ π = 0+ (vì hạt nhân chẵn-chẵn), trạng thái J j c 5+ nơtron hóa trị phải j π = Nói cách khác, nơtron quỹ đạo có l = bị bứt từ phản ứng p(12 Be,11 Be) lượng 700.5 MeV/u Sự tồn riêng sóng d hàm sóng trạng thái 12 Be thể xâm nhập trạng thái d N = hạt nhân 22 Kết luận triển vọng nghiên cứu Nghiên cứu phân bố vật chất kích thước trạng thái hạt nhân 6,8 He thực thông qua phản ứng tán xạ đàn hồi bia proton Tại vùng lượng trung bình, mẫu GMSM phù hợp mô tả tán xạ đàn hồi Phương pháp luận mô hình thảo luận chi tiết cho tán xạ đàn hồi proton-hạt nhân áp cho dụng phân tích số liệu tổng hợp 6,8 He+p [9, 11] lần Sử dụng mẫu mật độ hạt nhân bán thực nghiệm GH, SF, WS, GG GO kích thước hạt nhân phân bố vật chất xác 6,8 He thu phù hợp với kết gần công bố [27–29] Thêm vào đó, mẫu mật độ COSMA công bố [18] sử dụng, so sánh, giá trị tham số thu từ phân tích số liệu 6,8 He+p luận án Mô hình 6,8 He cấu trúc từ lõi α với nơtron halo phù hợp Các phân tích lý thuyết vùng góc tán xạ thấp cao, tiết diện vi phân nhạy với thể tích halo lõi hạt nhân, phù hợp với kết luận tài liệu [5] Hình học Borromean 3-hạt gợi ý Tanihata đồng nghiệp [27] áp dụng cho trường hợp hạt nhân He Sử dụng kết phân tích luận án, số bán kính đặc trưng cho hạt nhân tính toán Kết thu phù hợp với kết công bố tài liệu [27] Do độ phân cực nơtron bán kính hiệu dụng lõi α He lớn He bán kính nơtron 6,8 He gần nên lớp da nơtron He lớn Các kết qủa thu từ phân tích luận án công bố tài liệu [30] Cấu trúc 12,14 Be nghiên cứu dựa vào phân bố xung 23 lượng nằm ngang lõi 11,12 Be sau phản ứng phân mảnh p(12 Be, 11 Be) p(14 Be, 12 Be) Phân bố xung lượng nằm ngang 11,12 Be xây dựng từ góc tán xạ đo đạc theo thực nghiệm sử dụng động học đàn hồi Phân tích số liệu thực nghiệm thực cho trường hợp phân mảnh 11 Be từ phản ứng p(12 Be, 11 Be) nhằm nghiên cứu cấu trúc hạt nhân 12 Be Kết cho thấy trạng thái 12 Be 11 Be(d5/2+ ) n(d5/2+ ) với hệ số phổ exp thực nghiệm C Sd5/2+ 2.73(30) Điều chứng tỏ nơtron thuộc quỹ đạo l = bị bứt Sự tồn riêng cấu hình d5/2+ phù hợp với kết công bố [31–33], có tính mẻ với phản ứng phân mảnh bia proton 700.5 MeV/u Đóng góp sóng d hàm sóng 12 Be chứng tỏ xâm nhập trạng thái N = hạt nhân [35] Tính toán lý thuyết phân bố xung lượng ngang 12 Be sau phản ứng p(14 Be, 12 Be) 700 MeV/u tiến hành [34] Khi có kết quả, bước phân tích tương tự cho trường hợp p(12 Be, 11 Be) lượng 700.5 MeV/u thực để nghiên cứu cứu cấu trúc trạng thái hạt nhân 14 Be Cho thí nghiệm phục vụ nghiên cứu hướng thuộc dự án tương lai EXL, nghiên cứu tiền khả thi R&D detector silicon chiều nhiều dây trình bày Các kết cho thấy detector có tính chất phổ tốt [36] Chúng sử dụng cho mục đích theo dõi đường bay đo ∆E − E Kết từ nghiên cứu trình bày luận án tính đến để cải tiến sản xuất detector phiên 24 Tài liệu tham khảo [1] I Tanihata et al (1985), Physics Letters B 160, pp 380-384 [2] I Tanihata et al (1985), Physical Review Letters 55, pp 2676-2679 [3] S Ilieva et al (2012), Nuclear Physics A 875, pp 8-28 [4] G.D Alkhazov et al (1978), Physics Reports 42, pp 89-144 [5] L.V Chulkov et al (1995), Nuclear Physics A 587, pp 291300 [6] A.A Vorobyov et al (1974), Nuclear Instruments and Methods 119, pp 509-519 [7] A.V Dobrovolsky et al (2006), Nuclear Physics A 766, pp 1-24 [8] P.J B¨rger et al (2009), GSI Scientific Report, pp 36 o [9] S.R Neumaier et al (2002), Nuclear Physics A 712, pp 247268 [10] https://web-docs.gsi.de/~weick/atima/ [11] O.A Kiselev et al (2011),Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 641, pp 72-86 [12] R.J Glauber and G Matthiae (1970), Nuclear Physics B 21, pp 135-157 25 [13] J.P Auger et al (1976), Nuclear Physics A 262, pp 372-388 [14] G.D Alkhazov et al (2002), Nuclear Physics A 712, pp 269299 [15] D Protic et al (2006), GSI Scientific Report, pp 33 [16] O.G Grebenjuk et al (1989), Nuclear Physics A 500, pp 637-652 [17] L Ray (1979), Physical Review C 20, pp 1857-1872 [18] A.A Korsheninikov et al (1997), Nuclear Physics A 617, pp 45-56 [19] M.V Chulkov et al (1991), Nuclear Physics A 529, pp 5367 [20] M.V Chulkov et al (1993), Physics Reports 231, pp 151199 [21] M.V Chulkov et al (1994), Physical Review C 50, pp R1R4 [22] C A Bertulani and P G Hansen (2004), Physical Review C 70 034609, pp 1-13 [23] C A Bertulani and A Gade (2006), Comp Phys Comm 175, pp 372-380 [24] K L Yurkewicz et al (2006), Physical Review C 74 024304, pp 1-6 [25] J H Kelley et al (2012), Nuclear Physics A 880, pp 88-195 [26] C A Bertulani, Theoretical prediction for p(12 Be, 700.5 MeV/u, private communication 26 11 Be) at [27] I Tanihata, H Savajols, and R Kanungo (2013), Progress in Particle and Nuclear Physics 68, pp 215-313 [28] L.-B Wang et al (2004), Physical Review Letters 93 142501, pp 1-4 [29] P Mueller et al (2007), Physical Review Letters 99 252501, pp 1-4 [30] L X Chung et al (2015), Physical Review C 92 034608, pp 1-10 [31] A Navin et al (2000), Physical Review Letters 85, pp 266269 [32] S.D Pain et al (2006), Physical Review Letters 93 032502, pp 1-5 [33] F.C Barker (1976), Journal of Physics G 2, L45 [34] Carlos Bertulani, private communication [35] L X Chung et al (2016), Submitted to The European Physical Journal A [36] L.X Chung et al (2012), Communications in Physics 22, pp 263-273 27