NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TƯƠNG TÁC HẠT NHÂN TRONG PHẢN ỨNG TÁN XẠ ALPHA-HẠT NHÂN

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN VẬT LÝ - ĐỖ CÔNG CƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TƯƠNG TÁC HẠT NHÂN TRONG PHẢN ỨNG TÁN XẠ ALPHA-HẠT NHÂN Chuyên ngành : vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số : 62 44 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI -2015 Công trình hoàn thành tại: Viện Vật lý-Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học GS TS Đào Tiến Khoa- Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân GS TS Gianluca Colo- Đại học Tổng hợp Milan Phản biện 1: GS TS Hoàng Ngọc Long - Viện Vật lý Phản biện 2: TS Nguyễn Tuấn Khải – Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân Phản biện 3: TS Hà Thụy Long – Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện Viện Vật lý -Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt nam vào hồi … … ngày … tháng… năm… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc Gia, Hà Nội - Thư viện Viện Vật lý MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hạt α từ lâu công cụ hữu hiệu sử dụng thí nghiệm đo tán xạ α phi đàn hồi nghiên cứu cấu trúc hạt nhân Đặc biệt năm cuối kỷ 20 đầu kỷ 21, hai trung tâm vật lý hạt nhân lớn giới viện Cyclotron thuộc trường đại học Texas A&M trung tâm nghiên cứu vật lý hạt nhân (RCNP) thuộc đại học Osaka thực thí nghiệm tán xạ α phi đàn hồi nhiều bia khác để nghiên cứu cấu trúc hạt nhân trạng thái kích thích đồng vị vô hướng Sử dụng detector có độ phân dải lớn, phép đo họ có độ xác cao số liệu thực nghiệm thu cung cấp cho nhiều thông tin cấu trúc hạt nhân bia Trong số thí nghiệm thực hiện, lựa chọn phân tích số liệu tán xạ α bia 12C 208Pb để nghiên cứu cấu trúc trạng thái cụm α hạt nhân 12C trạng thái cộng hưởng khổng lồ (CHKL) hạt nhân 208Pb Trạng thái cụm α tiêu biểu trạng thái 0+2 hạt nhân 12C (ngày biết đến trạng thái Hoyle) Đây trạng thái trung gian trình tổng hợp 3α tạo 12C Fred Hoyle phát năm 1953 mô tả tính toán cấu trúc cụm α Hầu hết mẫu cấu trúc cụm α vi mô cho kết lượng kích thích tiết diện tán xạ electron phi đàn hồi phù hợp với số liệu thực nghiệm Tuy nhiên, cấu trúc hạt nhân 12 C trạng thái Hoyle nhiều vấn đề cần nghiên cứu Một vấn đề moment dịch chuyển điện tích, , thí nghiệm tán xạ (α,α’), (p,p’) thí nghiệm hạt 3He 6Li bia 12C bị thiếu hụt so với giá trị thu từ tán xạ (e,e’) Một vấn đề khác chưa có đủ chứng thực nghiệm để khẳng định tồn trạng thái 2+2, hầu hết tính toán lý thuyết dự đoán trạng thái nằm phổ kích thích quay trạng thái Hoyle Trong luận án này, thực phân tích số liệu tiết diện tán xạ (α, α’) phi đàn hồi để nghiên cứu hai vấn đề trạng thái Hoyle đặt Hiện tượng CHKL hạt nhân 208Pb phát từ năm bảy mươi kỷ trước, đến năm 1997 người ta có tranh đầy đủ tượng CHKL đồng vị vô hướng hạt nhân 208Pb với việc bóc tách thành phần lưỡng cực (λ=1) đồng vị vô hướng Kể từ có nhiều thí nghiệm tán xạ (α,α’) phi đàn hồi với phép đo có độ xác cao thực để nghiên cứu cấu trúc trạng thái CHKL Các phân tích khai triển đa cực (MDA) cho số liệu tiết diện tán xạ (α,α’) xây dựng tranh tổng quát cấu trúc trạng thái CHKL với thông tin cấu trúc đỉnh lượng kích thích độ rộng phổ thực nghiệm phân bố cường độ Eλ đồng vị vô hướng Cấu trúc trạng thái CHKL mô tả tính toán cấu trúc vi mô RPA Cho đến kết thu từ hai cách tiếp cận hoàn toàn độc lập với chưa kết nối tính toán cấu trúc vi mô RPA với số liệu tán xạ (α,α’) phi đàn hồi Đây lý để thực tính toán DWBA sử dụng dịch chuyển α+ 208Pb vi mô tính với mật độ dịch chuyển hạt nhân lấy từ tính toán RPA Mục đích nghiên cứu  Nghiên cứu cấu trúc trạng thái cụm α với kích thích vô hướng hạt nhân 12C  Sử dụng kết từ tính toán cấu trúc vi mô để phân tích số liệu tán xạ (α,α’) hạt nhân 208Pb trạng thái CHKL Đối tượng nghiên cứu  Nghiên cứu cấu trúc hạt nhân 12C 208Pb qua số liệu tán xạ (α,α’) phi đàn hồi Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu thiếu hụt moment dịch chuyển điện trạng thái Hoyle phản ứng tán xạ (α, α′) so với tán xạ (e,e’) giải thích nguyên nhân thiếu hụt  Luận giải tồn trạng thái 2+2 hạt nhân 12C qua số liệu tán xạ (α, α′) phi đàn hồi  Nghiên cứu phân bố cường độ dịch chuyển vô hướng trạng thái ISGMR, ISGQR ISGDR hạt nhân 208Pb qua tán xạ (α,α’) Phương pháp nghiên cứu  Lý thuyết tán xạ hạt nhân, phương pháp phân tích phản ứng hạt nhân trực tiếp  Cơ học lượng tử, phương pháp tính toán hệ nhiều hạt  Các phân tích số thực phần mềm FORTRAN Cấu trúc luận án Luận án trình bày chi tiết phần mở đầu kết luận với hai chương Chương trình bày sở lý thuyết Phần chương giới thiệu tóm tắt lý thuyết tán xạ α-hạt nhân, phương gần lý thuyết tán xạ α-hạt nhân Phần trình bày cách thức xây dựng tán xạ α-hạt nhân vi mô từ tương tác nucleon-nucleon hiệu dụng mật độ hạt nhân Cách thức xây dựng tương tác NN hiệu dụng phiên CDM3Y6 trình bày phần Phần cuối giới thiệu mật độ dịch chuyển hạt nhân mô hình cấu trúc vi mô để tính mật độ dịch chuyển hạt nhân Chương hai trình bày kết tính toán thảo luận Mục trình bày kết mô tả vi mô tiết diện tán xạ α-hạt nhân đàn hồi phi đàn hồi sử dụng tương tác CDM3Y6 Phần mô tả vi mô tiết diện tán xạ α+ 12C phi đàn hồi để nghiên cứu cấu trúc trạng thái kích thích 12C Phần cuối chương trình bày kết nghiên cứu cấu trúc trạng thái CHKL qua mô tả vi mô tiết diện tán xạ α+ 208Pb phi đàn hồi Kết luận tóm tắt lại kết nghiên cứu mà đề tài đạt CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Lý thuyết tán xạ α – hạt nhân Hàm sóng toàn phần mô tả trình tán xạ α – hạt nhân, , (1.1) khai triển theo tập hợp hàm sóng kênh sau [1] Trong (1.2) hàm sóng nội hạt nhân va chạm, hàm sóng mô tả chuyển động tương đối hai hạt nhân nghiệm phương trình liên kênh tán xạ [1] ′ ′ (1.3) ′ Nghiệm phương trình cho ta kết tiết diện tán xạ hạt nhân va chạm 1.1.1 Hệ phương trình liên kênh tán xạ biểu diễn spin Để nghiên cứu trình tán xạ phi đàn hồi, cần phải giải hệ phương trình liên kênh hai kênh tán xạ Trong biểu diễn spin, hệ phương trình liên kênh biểu diễn dạng sau [1] ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′′ ′ ′ (1.4) ′ ′′ ′′ (1.5) Nghiệm hệ phương trình liên kênh (1.4)-(1.5) tìm phương pháp lặp 1.1.2 Phương pháp gần sóng méo Born– DWBA Nghiệm hệ phương trình liên kênh (1.4)-(1.5) tính phương pháp DWBA với việc bỏ qua ảnh hưởng kênh phi đàn hồi Khi hệ phương trình (1.4) - (1.5) có dạng [1] (1.6) ′ ′ ′ ′ ′ ′ (1.7) Biên độ tán xạ phi đàn hồi thu khuôn khổ DWBA có dạng ′ (1.8) 1.2 Mẫu folding kép cho tính toán tán xạ α – hạt nhân 1.2.1 Các công thức tổng quát Các yếu tố ma trận ′ (liên quan trực tiếp đến tán xạ αhạt nhân) định giá trị tiết diện tán xạ Trong mẫu folding, tán xạ α-hạt nhân vi mô xây dựng từ tương tác NN hiệu dụng hàm sóng hạt nhân va chạm [2] (1.9) (1.10) Số hạng tương ứng với thành phần trực tiếp tán xạ α-hạt nhân, số hạng thứ hai tương ứng với thành phần trao đổi Dạng tường minh thành phần trực tiếp tán xạ α-hạt nhân biểu diễn sau [2] , (1.11) mật độ hạt nhân va chạm xây dựng từ hàm sóng đơn hạt nucleon Nếu mật độ mật độ đường chéo hạt nhân A, mật độ dịch chuyển hạt nhân từ trạng thái A sang trạng thái A’ Số hạng thứ hai biểu thức (1.9) thành phần trao đổi tán xạ α-hạt nhân số hạng không định xứ Tuy nhiên, thành phần trao đổi tính gần sóng phẳng xấp xỉ định xứ sau [2] (1.12) Trong M=4A/(4+A) với A số khối hạt nhân bia vector xung lượng chuyển động tương đối hạt α với hạt nhân bia độ lớn xác định sau [2] (1.13) tương tác hạt nhân Coulomb tương ứng Phần trao đổi tán xạ α-hạt nhân tính trình tự hợp (1.10, 1.12, 1.13) 1.2.2 Khai triển đa cực Mật độ dịch chuyển hạt nhân biểu thức (1.11) (1.12) hàm phụ thuộc vào vector bán kính khái triển đa cực sau [3] (1.14) Trong độ đa cực kích thích hạt nhân bia A thành phần phụ bán kính mật độ hạt nhân A Thay khai triển (1.14) vào biểu thức (1.11) ý hạt α trạng thái bản, nên tán xạ α-hạt nhân phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối hạt nhân bia A sau [2] (1.15) Đối với trường hợp tán xạ đàn hồi, trạng thái cuối trạng thái đầu giống , tán xạ α-hạt nhân đàn hồi có dạng [2] Để thuận tiện cho việc tính toán, hệ số lựa chọn cho tán xạ đàn hồi cho tán xạ phi đàn hồi (1.16) 1.3 Tương tác nucleon-nucleon hiệu dụng Trong mục này, tập trung xây dựng tương tác NN hiệu dụng phức để dùng mẫu folding xây dựng tán xạ (α,α’) phi đàn hồi Phần thực tương tác CDM3Y6 xây dựng trước công trình [5] Phần ảo tương tác CDM3Y6 xây dựng sở kết tính toán vi mô Bruckner – Hartree – Fock (BHF) [4] cho vật chất hạt nhân Phần ảo tương tác CDM3Y6 xây dựng dạng , (1.17) với 100 (1.18) 60 90 50 80 E=60 MeV E=26 MeV 70 40 60 50 40 30 Re U0 -U0 (MeV) Re U0 CDM3Y6 JLM 20 30 CDM3Y6 JLM 20 Im U0 10 10 Im U0 0 90 50 80 E=43 MeV E=97 MeV 70 40 60 30 50 40 Re U0 Re U0 20 30 CDM3Y6 JLM 20 10 10 0.05 0.10 0.15 CDM3Y6 JLM Im U0 Im U0 0.20 0.05 0.10 0.15 0.20 -3 -3  (fm )  (fm ) Hình 1.1: Thế nucleon quang học môi trường vật chất hạt nhân lượng 26, 43, 60 97 MeV/u nhận từ tính toán HF với tương tác CDM3Y6 (đường liền) so sánh với tính toán BHF [4] Phần ảo TQH nucleon môi trường chất hạt nhân xây dựng từ phần ảo tương tác CDM3Y6 khuôn khổ tính toán Hartree-Fock (HF) sau (1.19) 2.1.2 Tiết diện tán xạ α+ lên trạng thái 3-1 208 Pb đàn hồi phi đàn hồi kích thích Tương tác CDM3Y6 phức kiểm tra qua mô tả vi mô tiết diện tán xạ α+208Pb đàn hồi phi đàn hồi với tán xạ α-hạt nhân tính từ mẫu folding Tiết diện tán xạ α+208Pb đàn hồi nhận tính toán MQH hình 2.2 Kết đóng góp từ kênh phi đàn hồi khoảng 30% Kết tán xạ (α,α’) phi đàn hồi kích thích trạng thái 3-1 nhận từ tính toán DWBA thỏa mãn số liệu thực nghiệm đo mà không cần hiệu chỉnh (xem bên phải hình 2.2) 10 10 208 10 208 Pb(,) Elastic scattering - 208 Pb(,') Pb* (3 @2.61 MeV) -1 10 10 10 d/dR 240 MeV 240 MeV -3 10 -1 10 -2 -4 10 10 386 MeV -2 -5 x10 10 386 MeV 10 -3 10 CM, B(E3)=611x10 e fm RPA, B(E3)=515x10 e fm NR=NI=1.0 -6 renorm NR,I d/d (mb/sr) -2 10 -2 x10 10 30 10 35 -4 -5 -7 10 10 10 15 20 25 30 350 c.m.(deg) 10 15 20 c.m.(deg) 25 Hình 2.2: Kết tính toán tiết diện tán xạ α+ 208Pb đàn hồi phi đàn hồi kích thích lên trạng thái 3-1 thu với tán xạ α+ 208Pb xây dựng từ tương CDM3Y6 so sánh với số liệu thực nghiệm đo Elab = 240 386 MeV [14,15] (a) Kết tính toán MQH cho tiết diện tán xạ α+ 208Pb đàn hồi, (b) kết tính toán DWBA cho tiết diện tán xạ α+ 208Pb phi đàn hồi 2.2 Các trạng thái kích thích hạt nhân 12C Trong phần này, áp dụng phương pháp DWBA phương pháp liên kênh để mô tả vi mô tiết diện tán xạ α+12C phi đàn hồi kích thích lên trạng thái có cấu trúc cụm α Thế tán xạ α+12C vi mô tính với tương tác CDM3Y6 phức mật độ dịch chuyển 11 hạt nhân lấy từ mẫu cấu trúc RGM, AMD Kết tính toán DWBA phương pháp liên kênh phần giải thích thiếu hụt moment trạng thái Hoyle tán xạ (α,α’) chứng minh tồn trạng thái 2+2 hạt nhân 12C 2.2.1 Trạng thái Hoyle (0+2) Moment dịch chuyển điện tích từ trạng thái Hoyle trạng thái rút từ thí nghiệm tán xạ hạt nhân (p,p’) (α,α’) thấp giá trị rút từ thí nghiệm tán xạ (e,e’) [10] Để khảo sát thiếu hụt moment này, thực tính toán DWBA phương pháp liên kênh mô tả tiết diện tán xạ (α,α’) lượng 104, 139, 172.5 240 MeV Thế tán xạ α+12C phi đàn hồi tính với tương tác CDM3Y6 mật độ dịch chuyển hạt nhân lấy từ mẫu cấu trúc RGM [7], AMD [8] BM [6] 12 12 + C(,') C*(0 , Ex=7.65 MeV) 10 DWBA CC, M(E0)=6.61 efm 10 RGM, NI(ex)=NI(en) RGM, M(E0)=6.61 efm BM, M(E0)=6.61 efm BM, NI(ex)=NI(en) 10 d/d (mb/sr) 10 Elab=172.5 MeV Elab=172.5 MeV -1 10 -2 10 -3 10 Elab=240 MeV -4 10 Elab=240 MeV -3 -3 (x10 ) (x10 ) -5 10 RGM, NI(ex)>NI(en) RGM, M(E0)=3.64 efm BM, M(E0)=3.64 efm BM, NI(ex)>NI(en) -6 10 10 20 30 40 10 20 30 40 50 c.m.(deg) Hình 2.3: Số liệu tán xạ (α,α’) kích thích trạng thái Hoyle đo Elab = 172.5 240 MeV [11,12] so sánh với kết phân tích DWBA phương pháp liên kênh cho dịch folding với mật độ RGM [7] mật độ BM [6] Ban đầu, tính toán phương pháp liên kênh tính đến ảnh hưởng trạng thái 2+1 Kết tính toán tiết diện tán 12 xạ (α,α’) trạng thái Hoyle DWBA phương pháp liên kênh cho cao điểm thực nghiệm cách có hệ thống phù hợp với số liệu thực nghiệm mật độ dịch chuyển hiệu chỉnh tương ứng với moment dịch chuyển điện e fm (hình 2.3 minh họa kết so sánh với số liệu thực nghiệm 172.5 240 MeV) thấp số liệu thực nghiệm 5.4 e fm2 rút từ tán xạ (e,e’) [10] Hình 2.4: Sơ đồ liên kênh trạng thái kích thích có lượng Ex ≤ 15 MeV sử dụng phân tích hệ phương trình liên kênh cho tán xạ α+12C đàn hồi phi đàn hồi Tiếp theo, thực tính toán phương pháp liên kênh đầy đủ có tính đến ảnh hưởng hầu hết trạng thái kích thích Ex ≤ 15 MeV theo sơ đồ 2.4 Thế tán xạ α+12C phi đàn hồi tất trạng thái kích thích tính với tương tác CDM3Y6 phức mật độ AMD [8] Kết tính toán theo sơ đồ liên kênh 2.4 so sánh với số liệu thực nghiệm đo lượng 240 386 MeV [12,13] (xem hình 2.5) nâng moment dịch chuyển điện tích 13 lên e fm2, gần với số liệu thực nghiệm rút từ tán xạ electron phi đàn hồi [10] 10 12 12 C(,') C*  + d/d (mb/sr) Ex=7.65 MeV, J =0 10 10 E=240 MeV E=386 MeV 10 -1 x0.01 10 -2 10 -3 CC DWBA1 DWBA2 10 15 20 25 30 35 40 c.m.(deg) Hình 2.5: Kết tính toán DWBA phương pháp liên kênh mô tả tiết diện tán xạ (α,α’) kích thích trạng thái Hoyle so sánh với số liệu thực nghiệm lượng 240 386 MeV [12,13] 2.2.2 Các trạng thái kích thích xung quanh vùng 10 MeV Cấu trúc trạng thái kích thích 3-1, 0+3 1-1 nghiên cứu qua mô tả vi mô tiết diện tán xạ (α,α’) Thế dịch chuyển hạt nhân α+12C trạng thái kích thích xây dựng từ tương tác CDM3Y6 phức mật độ AMD Kết tính toán DWBA phương pháp liên kênh cho tiết diện tán xạ (α,α’) kích thích trạng thái 3-1, 0+3 1-1 so sánh với số liệu thực nghiệm 240 MeV [12] đưa đến kết cường độ dịch chuyển điện tích trạng thái 3+1 giá trị e3 fm6 Kết gần với số liệu thực nghiệm rút từ tán xạ (e,e’) phi đàn hồi e3 fm6, tính toán phương pháp liên kênh có tính đến ảnh hưởng trạng thái phi đàn hồi khác thân cấu trúc pha loãng hạt nhân 12C trạng thái 3-1 14 10 12 12 C(,') C*  + Ex=10.3 MeV, J =0 CC DWBA1 DWBA2 d/d (mb/sr) 10 10 E=240 MeV 10 -1 10 15 20 25 c.m.(deg) Hình 2.6: Số liệu tán xạ α+12C phi đàn hồi trạng thái 0+3 hạt nhân 12C đo Elab = 240 MeV [12] so sánh với kết phân tích DWBA phương pháp liên kênh sử dụng tán xạ α+12C tính với mật độ AMD [8] tương tác CDM3Y6 phức Moment dịch chuyển điện tích trạng thái 0+3 1-1 tương ứng nhận e fm2 e fm3 Kết phù hợp với tính toán DWBA nhóm Texas A&M trước [12] Hình 2.6 minh họa kết tiết diện tán xạ (α,α’) kích thích trạng thái 0+3 nhận từ DWBA phương pháp liên kênh so sánh với số liệu thực nghiệm 240 MeV [12] 2.2.3 Các hiệu ứng liên quan tới trạng thái 2+2 Các mẫu cấu trúc cụm α dự đoán tồn trạng thái 2+2 lượng kích thích ~10 MeV, vùng có nhiều trạng thái kích thích mạnh, với cường độ dịch chuyển điện tích trạng thái nhỏ ( e2 fm4) Đây lý xác định trực tiếp trạng thái thay vào đó, dấu hiệu tồn trạng thái 2+2 ghi nhận qua phân tích số liệu gián tiếp Trong luận án này, tìm thấy dấu hiệu tồn trạng thái 2+2 vùng kích thích ~10 MeV qua phân tích số liệu tiết diện tán xạ (α,α’) đo 15 lượng Elab=386 MeV DWBA phương pháp liên kênh Thế tán xạ α+12C 10 MeV tính khuôn khổ mẫu folding sử dụng tương tác CDM3Y6 phức mật độ dịch chuyển hạt nhân từ mẫu cấu trúc AMD [8] Kết tính toán so sánh với số liệu thực nghiệm 386 MeV [13] tìm thầy trạng thái 2+2 Ex=10 MeV với cường độ dịch chuyển điện tích e2 fm4 Hình 2.7 kết tính toán so sánh với số liệu thực nghiệm 386 MeV 10 12 12 C(,') C* (a) 10 Ex ~ 10 MeV E=386 MeV d/d (mb/sr) 10 DWBA2 10 -1 10 (b) + 10 + 2 Total 10 CC 10 -1 10 12 15 c.m.(deg) Hình 2.7: Kết tính toán DWBA phương pháp liên kênh mô tả tiết diện tán xạ α+12C phi đàn hồi lượng kích thích ∼ 10 MeV so sánh với số liệu thực nghiệm đo 386 MeV [13] Thế dịch chuyển α+12C tính từ mẫu folding sử dụng tương tác CDM3Y6 phức mật độ AMD [8] Dấu hiệu tồn trạng thái 2+2 tìm thấy số liệu tán xạ vi phân kép dải lượng kích thích MeV đo lượng tới 240 386 MeV Hình 2.8 cho thấy kết tính toán phương pháp liên kênh thấp điểm thực nghiệm toàn dải phân bố góc đóng góp 16 trạng thái 2+2 (đường dash hình 2.8) Kết tính toán phương pháp liên kênh phù hợp với điểm thực nghiệm tính đến đóng góp trạng thái 2+2 (đường liền hình 2.8) 12 10 10 =2 10 10 10 =0 (c) Ex=10.65 MeV (d) Ex=9.625 MeV =2 =3 =0 -1 10 10 10 10 12 C(,') C*@386 MeV Ex=10.125 MeV (e) =2 =0 -1 d /ddE (mb/sr MeV) =2 -1 10 10 10 10 (f) Ex=10.625 MeV =3 =2 =0 =1 10 (b) =3 10 10 Ex=10.17 MeV 10 10 =0 -1 10 10 (a) Ex=9.69 MeV =3 10 12 12 C(,') C*@240 MeV d /ddE (mb/sr MeV) 10 =2 =0 =1 -1 10 10 c.m.(deg) -1 10 c.m.(deg) Hình 2.8: Tiết diện tán xạ (α,α’) thu từ tính toán phương pháp liên kênh so sánh với số liệu thực nghiệm [12,13] Các hình bên trái số liệu thực nghiệm lượng kích thích Ex = 9.69, 10.17 10.65 MeV độ rộng bin ∆E = 475 keV với lượng Eα= 240 MeV [12] Các hình bên phải số liệu thực nghiệm đo lượng kích thích Ex = 9.625, 10.125 10.625 MeV độ rộng bin ∆E = 250 keV với lượng Eα= 386 MeV [13] 2.3 Các trạng thái cộng hưởng khổng lồ hạt nhân 208Pb Trong phần này, sử dụng tương tác CDM3Y6 phức để tính tán α+208Pb dùng DWBA mô tả vi mô tiết diện tán xạ (α,α’) gần đỉnh ISGMR, ISGDR ISGQR hạt nhân 208Pb Kết nghiên cứu cấu trúc trạng thái CHKL hạt nhân 208 Pb phân tích khai triển đa cực (MDA) số liệu tiết diện (α,α’) [14,15] tính toán cấu trúc vi mô [16] Phân 17 bố cường độ dịch chuyển Eλ đồng vị vô hướng đa cực λ khác rút từ phân tích MDA số liệu tán xạ (α,α’) [14,15] tính từ mẫu cấu trúc vi mô RPA RPA B(IS;0) (fm ) 15000 10000 5000 Youngblood et al Uchida et al averaged RPA (fm /MeV) 15000 10000 5000 10 15 20 25 Ex (MeV) Hình 2.9: Phân bố cường độ đơn cực đồng vị vô hướng rút từ phân tích MDA số liệu tán xạ α+208Pb phi đàn hồi 240 MeV Youngblood et al [14] 386 MeV Uchida et al [15] so sánh với kết RPA Hình 2.9 ví dụ minh họa phân bố cường độ dịch chuyển E0 đồng vị vô hướng rút từ phân tích MDA số liệu tiết diện tán xạ [14,15] từ tính toán RPA vi mô 2.3.1 Tính toán tiết diện (α,α′) gần đỉnh CHKL sử dụng mật độ dao động tập thể Trong mục này, thực tính toán DWBA để mô tả số liệu tiết diện tán xạ (α,α’) gần đỉnh cộng hưởng Thế tán xạ α+208Pb tính với mật độ dịch chuyển hạt nhân lấy từ mẫu kích thích dao động tập thể [6] có cường độ dịch chuyển Eλ đồng vị vô hướng với giá trị rút từ MDA số liệu 240 MeV [14] MDA số liệu 386 MeV [15] 18 208 208 Pb(,') Pb*@240 MeV 208 3 10 208 Pb(,') Pb*@386 MeV 10 Trans strengths by Uchida et al 10 -1 10 -2 10 d /d/dE (mb/sr/MeV) L=0 L=1 L=2 L=3 Total Trans strengths by Uchida et al (b) 10 10 d /d/dE (mb/sr/MeV) 10 10 10 10 -1 10 L=0 L=2 L=1 L=3 Total 10 (d) Trans strengths by Youngblood et al 10 -2 10 10 10 Trans strengths by Youngblood et al -1 10 (c) Ex=14.5 MeV (a) Ex=14.1 MeV 10 -1 c.m.(deg) 10 6 c.m.(deg) 10 12 14 Hình 2.10: Kết tính toán cho tiết diện tán xạ α+208Pb phi đàn hồi gần đỉnh ISGMR (~14.1 MeV) với folding sử dụng mật độ lấy từ mẫu dao động tập so sánh với số liệu thực nghiệm [14,15] Hình (a), (b) số liệu đo 240 MeV [14], hình (c), (d) số liệu đo 386 MeV [15] 208 208 Pb(,') Pb*@240 MeV 208 Ex=10.5 MeV Ex=10.3 MeV 10 10 Trans strengths by Uchida et al 1 d /d/dE (mb/sr/MeV) 10 -1 10 Trans strengths by Uchida et al -2 10 (b) (c) (a) 10 10 10 10 10 -1 10 -2 10 L=0 L=2 L=1 L=3 Total 10 (d) Trans strengths by Youngblood et al 10 d /d/dE (mb/sr/MeV) 208 Pb(,') Pb*@386 MeV 10 10 10 -1 10 -2 10 L=0 L=1 L=2 L=3 Total 10 -1 10 Trans strengths by Youngblood et al -2 c.m.(deg) 10 6 c.m.(deg) 10 12 14 Hình 2.11: Kết tính toán cho tiết diện tán xạ α+208Pb phi đàn hồi gần đỉnh ISGQR (~10 MeV) với folding sử dụng mật độ lấy từ mẫu dao động tập so sánh với số liệu thực nghiệm Hình (a), (b) số liệu đo 240 MeV [14], hình (c), (d) số liệu đo 386 MeV [15] Kết tính toán DWBA với cường độ dịch chuyển Eλ đồng vị vô hướng rút từ hai phân tích MDA mô tả tốt số liệu 19 thực nghiệm đo lượng 240 MeV gần đỉnh ISGMR, ISGDR ISGQR [14] (xem hình nhỏ (a), (b) hình 2.10, 2.11, 2.12) Đối với số liệu thực nghiệm đo lượng 386 MeV [15], kết tính toán từ DWBA tương ứng không mô tả điểm thực nghiệm, đặc biệt điểm thực nghiệm gần đỉnh ISGDR (xem hình nhỏ (c), (d) hình 2.10, 2.11, 2.12) 208 10 208 208 Pb(,') Pb*@240 MeV Ex=22.5 MeV (a) Trans strengths by Uchida et al d /d/dE (mb/sr/MeV) 10 10 -1 10 -2 10 Trans strengths by Youngblood et al 10 (b) L=0 L=1 L=2 L=3 Total 10 -1 10 -2 10 -1 10 -2 10 (d) 10 Trans strengths by Youngblood et al 10 10 (c) 10 Trans strengths by Uchida et al 10 d /d/dE (mb/sr/MeV) Ex=22.5 MeV 10 10 208 Pb(,') Pb*@386 MeV 10 10 L=0 L=2 -1 10 L=1 L=3 Total -2 c.m.(deg) 10 6 10 12 14 16 c.m.(deg) Hình 2.12: Kết tính toán cho tiết diện tán xạ α+208Pb phi đàn hồi gần đỉnh ISGDR (~22.5 MeV) với folding sử dụng mật độ lấy từ mẫu dao động tập so sánh với số liệu thực nghiệm Hình (a), (b) số liệu đo 240 MeV [14], hình (c), (d) số liệu đo 386 MeV [15] Điều giải thích số liệu thực nghiệm đo 386 MeV không loại bỏ nhiễu loạn phông Để mô tả điểm thực nghiệm này, phân tích MDA nhóm tác giả [15] sử dụng đến đóng góp trạng thái kích thích đa cực bậc cao (λ=14 sử dụng) So sánh kết tính toán DWBA với số liệu thực nghiệm, thấy lượng kích thích cao tiết diện tán xạ (α, α’) phụ thuộc nhiều vào độ đa cực bậc cao 20 2.3.2 Tính toán tiết diện (α, α′) gần đỉnh CHKL sử dụng mật độ RPA Trong phần luận án này, xây dựng mật độ dịch chuyển hạt nhân trạng thái CHKL từ kết tính toán RPA vi mô để dùng tính tán xạ α+208Pb Mật độ dịch chuyển hạt nhân thu luận án gần với mật độ dịch chuyển hạt nhân từ mẫu BM [6] (xem hình 2.13) 0.035 0.030 Total RPA (60.9%) RPA (51.8%) RPA (7.83%) Coll Mod (20.5%) L=2, Ex=10.3 MeV 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 -3 L (fm ) 0.02 0.01 L=0, Ex=14.1 MeV 0.00 -0.01 Total RPA (54.3%) RPA (45.2%) RPA (9.89%) Coll Mod (37.6%) -0.02 -0.03 0.006 L=1, Ex=22.5 MeV 0.003 0.000 -0.003 Total RPA (5.45%) RPA (1.83%) RPA (1.61%) Coll Mod (8.23%) -0.006 -0.009 -0.012 -0.015 10 12 14 r (fm) Hình 2.13: Mật độ RPA khoảng lượng 640-keV xung quanh Ex=10.3, 14.1 22.5 MeV so sánh với mật độ BM Thế tán xạ α+208Pb phi đàn hồi xây dựng từ mẫu folding với tương tác CDM3Y6 phức mật độ RPA sử dụng tham số đầu vào DWBA để mô tả tiết diện tán xạ (α,α’) gần đỉnh ISGMR, ISGDR ISGQR 21 208 208 Pb(,') Pb*@240 MeV 10 10 10 Ex=10.3 MeV L=0 L=1 Ex=14.1 MeV L=2 L=3 Ex=22.5 MeV Total 10 -1 d /d/dE (mb/sr/MeV) 10 -2 10 10 10 10 -1 10 -2 10 10 10 10 -1 10 -2 10 c.m.(deg) Hình 2.14: Số liệu tán xạ α+208Pb phi đàn hồi Elab = 240 MeV đo khoảng lượng 640 keV xung quanh đỉnh Ex = 10.3, 14.1 22.5 MeV tương ứng [14], so sánh với kết qủa DFM + DWBA nhận với mật độ dịch chuyển RPA Kết thu mô tả tốt số liệu thực nghiệm đo lượng 240 MeV [14] Kết cho thấy tính toán RPA vi mô không mô tả tốt cấu trúc trạng thái CHKL, mà mật độ dịch chuyển hạt nhân từ nghiệm RPA sử dụng để tính tán xạ α-hạt nhân dùng DWBA mô tả tiết diện tán xạ (α,α’) trạng thái CHKL 22 KẾT LUẬN Luận án xây dựng áp dụng thành công mô hình nghiên cứu cấu trúc hạt nhân qua mô tả vi mô tán xạ α phi đàn hồi Xây dựng phiên tương tác CDM3Y6 phức phụ thuộc mật độ dựa kết tính toán vi mô BHF [4] cho vật chất hạt nhân Các tính toán từ MQH, DWBA phương pháp liên kênh sử dụng tán xạ α-hạt nhân xây dựng từ tương tác CDM3Y6 phức mô tả tốt số liệu tán xạ α+12C α+208Pb đàn hồi và phi đàn hồi Phân tích số liệu tán xạ (α, α’) kích thích trạng thái Hoyle phương pháp liên kênh tán xạ, kết luận thiếu hụt moment dịch chuyển điện tích M(E0;0+1→0+2) rút từ phân tích DWBA tiết diện tán xạ (α,α’) công trình [12,13] ảnh hưởng kênh phi đàn hồi khác gây Phân tích số liệu tiết diện tán xạ (α, α’) vùng lượng kích thích ~ 10 MeV [12, 13], luận án tìm chứng tồn trạng thái 2+2 vùng lượng kích thích ∼ 10 MeV với cường độ dịch chuyển B(E2; 2+2→0+1 ) = 0.6 e2fm4 Thế dịch chuyển α+208Pb luận án tính từ mẫu folding với mật độ dịch chuyển hạt nhân từ tính toán cấu trúc RPA mô tả tốt số liệu tiết diện tán xạ α+208Pb gần đỉnh ISGMR, ISGDR ISGQR đo với chùm α lượng 240 MeV [14] Đây kết cho thấy tính toán RPA không mô tả tốt cấu trúc trạng thái CHKL mà mật độ RPA sử dụng tính toán DWBA để mô tả số liệu tiết diện tán xạ (α, α′) Thế dịch chuyển α+12C mô tả tốt số liệu thực nghiệm luận án sở tốt để tiếp tục xây dựng tán xạ α+12C dùng mô tả tiết diện tán xạ phản ứng chuyển dịch α Thế tán xạ α-hạt nhân tính với mật đô RPA tiếp tục xây dựng để mô tả tiết diện tán xạ (α,α’) trạng thái CHKL đồng vị không bền (những đồng vị có thời gian sống ngắn) 23 Tài liệu tham khảo [1] G.R Satchler, Direct Nuclear Reactions, (Oxford, 1983) [2] D.T Khoa and G.R Satchler, Nucl Phys A668 (2000) [3] G.R Satchler, and W.G Love, Phys Rep 55 (1979) 183 [4] J.P.Jeukenne, A Lejeune, C Mahaux, Phys Rev C16 (1977) 80 [5] D.T Khoa, G.R Satchler, W von Oertzen, Phys Rev C56 (1997) 954 [6] A Bohr, B.R Mottelson, Nuclear Structure (Benjamin, New York, 1975) Vol [7] M Kamimura, Nucl Phys A351 (1981) 456; [8] Yoshiko Kanada-En'yo, Prog Theor Phys 117, No (2007) 655 [9] G Colò, N.V Giai, P.F Bortignon, and M.R Quaglia, Phys Lett B485 (2000) 362 [10] P Strehl, Z Phys 234 (1970) 416 [11] S Wiktor, C Mayer-Boricke, A Kiss, M Rogge, P Turek, and H Dabrowski, Acta Phys Pol B18 (1981) 491; [12] B John, Y Tokimoto, Y.W Lui, H.L Clark, X Chen, D.H Youngblood, Phys Rev C68 (2003) 014305 [13] M Itoh, et al., Phys Rev C84 (2011) 054308 [14] D.H Youngblood, Y.W Lui, H.L Clark, B John, Y Tokimoto, and X Chen, Phys Rev C69 (2004) 034315; D.H Youngblood and X Chen, private communication (unpublished) [15] M Uchida, et al., Phys Rev C69 (2004) 051301(R); T Kawabata and M Uchida, private communication (unpublished) [16] G Colo, N Van Giai, P F Bortignon, and M R Quaglia,Phys Lett B485 (2000) 362 24 Danh sách công trình công bố tác giả Dao Tien Khoa and Do Cong Cuong, "Missing monopole strength of Hoyle state in the inelastic α + 12C scattering", Phys Lett B 660 (2008) 331-338 Do Cong Cuong and Dao Tien Khoa "Microscopic study of α+12C inelastic scattering", Proceedings of the International Symposium on Physics of Unstable Nuclei (ISPUN07, Hoi An, July 3-7, 2007) World scientific, p469 Dao Tien Khoa and Do Cong Cuong, "Mean-field description of the nucleus- nucleus optical potential", Proceedings of the 23rd International Nuclear Physics Conference (INPC, Tokyo, June 3-8, 2007) Nucl Phys A 805 (2008), p.412 Do Cong Cuong, Dao T Khoa, Gianluca Colo."Microscopic study of the isoscalar giant resonances in 208Pb induced by inelastic α scattering", Nucl Phys A 836 (2010) 11-42 Dao T Khoa, Do Cong Cuong, Yoshiko Kanada-En'yo, "Hindrance of the excitation of the Hoyle state and the ghost of the 2+2 state in 12 C", Phys Lett B 695 (2011) 469 Đỗ Công Cương, Đào Tiến Khoa., “Nghiên cứu vi mô kích hoạt vô hướng phản ứng tán xạ alpha không đàn hồi”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ IX (Ninh Thuận, 18- 20/8/2011), NXB Khoa học Kỹ thuật, trang 294 Do Cong Cuong, Dao T Khoa, and Yoshiko Kanada-En'yo, "Folding model analysis of inelastic α+12C scattering at medium energies, and the isoscalar transition strengths of the cluster states of 12 C", Phys Rev C 88 (2013) 064317 25