Ю.Е.Логинов
Введение
Реактор. Проектные возможности. Измерительные установки. Направление исследований – нечетно-нечетные ядра (ННЯ).
Реактор ВВР (водо-водяной) был спроектирован как исследовательский – кроме облучений в активной зоне он был оборудован девятью горизонтальными, направленными в активную зону каналами, выводящими нейтроны из реактора. После неоднократных модернизаций (вследствие которых он стал ВВР-М) удалось поднять его мощность с 10 до 18 Мвт, число горизонтальных каналов увеличилось до 17.Это стало возможным, благодаря тому, что в Институте работали активные участники проектирования Ю.В.Петров и К.А.Коноплев.
Еще одним очень важным усовершенствованием стал введенный в горизонтальный канал № 8 нейтроновод, разработанный И.А.Кондуровым и Е.М.Коротких. Он представляет собой стеклянное зеркало, изогнутое по логарифмической спирали длиной 2.5 м, напыленное изотопом 58Ni и заключенное в стальную оболочку. Спектр нейтронов активной зоны, содержит много быстрых, создающих в экспериментальныхустановках значительный фон. На выходе нейтроновода этот спектр преобразуется в максвелловский с максимумом около 0.025 эВ. Все остальные нейтроны, включая эпитепловые, рассеиваются нейтроноводом и поглощаются в защите реактора. Защита детектора от рассеянных мишенями нейтронов такого спектра достигается при помощи пластинок из 6LiF. Общий фон экспериментальной установки снизился, по крайней мере, на порядок.
Выводимые из активной зоны нейтроны позволяют изучать структуру атомных ядер посредством исследования излучений от захвата нейтронов мишенями, содержащими исследуемые ядра, методами ядерной спектрометрии.
Так энергии γ-лучей измерялись с точностью до одного или нескольких электроновольт на кристалл-дифракционном гамма-спектрометре ГСК-2 [1], установленном на горизонтальном канале № 3. Спектрометр работал по схеме Кошуа, мишень располагалась в конце канала вблизи активной зоны в высоком нейтронном потоке.
На вновь проложенном канале реактора, касательном относительно активной зоны, был установлен спектрометр электронов внутренней конверсии γ-переходов от захвата нейтронов в тонкой мишени. располагающейся в канале вблизи активной зоны. Электроны направлялись в магнит спектрометра транспортным соленоидом [2].
На выходе горизонтального канала № 8 располагалась установка, использующая различные комбинации полупроводниковых – германиевых и кремниевых, а также сцинтилляционных – NaI(Tl) детекторов, измеряющих как одиночные γ-спектры, так и спектры γ-γ совпадений.
Благодаря объединению возможностей вышеперечисленных установок для исследования одного и того же ядра, получается более полная информация о его свойствах. Так родился проект «Колхоз».
Объектами исследований стали сферические нечетно-нечетные ядра (ННЯ) в области массовых чисел А = 104 – 134 . Эти ядра образуются в ядерных реакциях, таких, например, как радиационный захват нейтрона ядрами с нечетными Z, и реакции однонуклонных передач с заряженными частицами. Их низколежащие возбужденные состояния свидетельствуют о взаимодействии неспаренных протона и нейтрона со средним ядерным полем, в формировании которого, наряду с остальными нуклонами, участвуют и они сами. При β-распадах эти состояния находятся выше энергии разрыва нуклонной пары (2-2.5 МэВ) и не различаются среди многочастичных состояний. Систематических исследований в этой области массовых чисел ранее не проводилось.
Проект получил всестороннюю поддержку дирекции Института. О.И. Сумбаев и Д.М. Каминкер проявляли постоянный интерес к получаемым результатам. Настоящим мотором проекта был И.А. Кондуров, координировавший совместную работу всех исследовательских групп.
Следует отметить четкую организацию под руководством К.А. Коноплева и Р.Г. Пикулика бесперебойной работы всех служб реакторного отдела, что позволило проводить измерения на пучках реактора без проблем.
[1] A.I. Smirnov, V.A. Shaburov, V.L. Alexeev, D.M. Kaminker, A.S. Rylnikov, O.I. SumbaevNucl. Instr. Meth. 1968, v. 60 p. 103
[2] ГвоздевВ.С., ЕмельяновБ.А., КаминкерД.М., СахаровС.Л., ХазовЮ.Л. Препринт ФТИ – 169, Л., 1969.
- Материальное обеспечение экспериментов
Пробные измерения по ННЯ проводились в конце 60-х годов. На кристалл- дифракционном спектрометре был измерен γ-спектр реакции 103Rh(n,γ)104Rh примерно до 500 КэВ. Оказалось, что даже при таких, сравнительно низких энергиях, спектр содержит сотни γ-линий.
На комбинированном Ge(Li) – NaI(Tl) спектрометре были измерены γ-спектр и γ-γ-совпадения в реакции 45Sc(n,γ)46Sc.
Эти и последующие эксперименты полностью обеспечивались возможностями Института. Крупные части спектрометров ГСК-2 и конверсионного изготавливались в механических мастерских Института и 1-го (реакторного) корпуса
Гораздо сложнее обстояли дела с созданием полупроводниковых детекторов (ППД). Появившиеся в начале 60-х годов германиевые детекторы произвели огромное впечатление по их энергетическому разрешению по сравнению со сцинтилляционными, с NaI(Tl). В ФТИ им. А.Ф.Иоффе в лаб. С.М.Рывкина началось освоение технологии их изготовления. Рабочие объемы этих ППД вначале не превышали 1 см3. Тем не менее, на них производились первые измерения. Технологии создания детекторов со значительно большими объемами были развиты в нашем институте в секторе С.Р. Новикова, где Г.А. Шишкина и Л.М. Тухконен стали в дальнейшем обеспечивать физиков-экспериментаторов германиевыми детекторами с рабочими объемами от 3 до 40 см3.
В дальнейшем появилась необходимость обеспечения экспериментов измерительной электроникой.
Сюда входит весь спектрометрический тракт высокого разрешения по энергии и система накопления получаемых данных. И здесь энергия И.А. Кондурова способствовала созданию в ОАЭР – Отдела автоматизации экспериментов на реакторе для обеспечения физиков измерительными электронными устройствами. В частности, под руководством В.И.Кадашевича и В.В.Марченкова измерения на реакторе обеспечивались измерительными приборами, проектировавшимися и изготавливавшимися в Институте.
Специфика полупроводниковой спектрометрии состоит в преобразовании поглощенной в детекторе энергии излучения в пропорциональный по амплитуде импульс тока на обкладках конденсатора, каковым фактически является детектор. В дальнейшем, в спектрометрическом тракте этот импульс преобразуется в импульс напряжения с амплитудой, пропорциональной поглощенной в детекторе энергии излучения, измеряемой в анализаторе амплитуд. Если в исследованиях применяются два или более детекторов одновременно, то для определения корреляций между излучениями, попавшими в разные детекторы, требуется соответствующее количество спектрометрических трактов и система накопления получаемых данных.
Описываемые измерения на ППД включали в себя измерения γ-спектров от захвата нейтронов мишенями, содержащими исследуемые ядра и γ-γ совпадения, включающие в себя временные корреляции между излучениями, попадающими в разные детекторы. Для обеспечения этих измерений и получения результатов необходимо было разработать алгоритмы и создать набор программ накопления спектров в памяти ЭВМ, а также программ аппроксимации этих спектров в целях получения информации об энергиях, интенсивностях и временных корреляциях наблюдаемых излучений. Для этого И.А. Кондуровым был организован коллектив сотрудников в составе Л.П. Кабиной, Э.И. Федоровой, П.А. Сушкова, Т.М. Тюкавиной и Т.К. Коротковой, чьими усилиями создавались все нужные программы [1].
Все работы по приготовлению образцов, служивших мишенями, а также их очистке от мешающих химических примесей, проводились в небольшой лаборатории короткоживущих и редких изотопов под руководством А.И.Егорова, входившей в состав ЛНИ.
[1] Кабина Л.П., Кондуров И.А., Федорова Э.И. Препринт ЛИЯФ-123, Л. 1974;
Кабина Л.П., Кондуров И.А., Емельянов Б.А., Сушков П.А. Препринт ЛИЯФ-450, Л. 1978;
Кабина Л.П., Кондуров И.А., Тюкавина Т.М. Препринт ЛИЯФ-439, Л. 1978.
- Стратегия исследований.
Рассмотрение свойств возбужденных состояний атомных ядер следует начинать с составления достоверных и, по возможности, полных их схем. При том обилии результатов ядерно-спектроскопических измерений, полученных от совместных усилий исследовательских групп, построение схем начиналось с совмещения данных по точному измерению энергий γ-излучений и сведений, полученных на спектрометре γ-γ совпадений. Мультипольности электромагнитных переходов определялись в результате измерений на спектрометре электронов конверсии. Эти измерения давали возможность определения квантовых характеристик (спины и четности) уже установленных возбужденных состояний. В ходе измерений «Колхозом», начиная с 1962 года, были составлены схемы возбужденных состояний следующих ННЯ: 104Rh45, 108,110Ag47, 116In49, 122,124Sb51, 128,130I53,134Cs55.
Следует отметить, что все рисунки в публикациях, включая графики и схемы ядерных уровней, были исполнены Ю.Л. Хазовым с величайшей тщательностью.
Описание деятельности проекта будет производиться в хронологическом порядке исследований каждого из этих ядер, но не по порядку возрастания значений массовых чисел
2.1. Реакция115In(n,γ)116In.
Первым было исследовано ядро 116In.Это ядро «полумагическое» - его заряд Z= 49, что позволяет надеяться на что-то определенное в интерпретации результатов измерений.
Все измерения в группе полупроводниковых приборов проводилисьна первых, опытных образцах измерительных модулей, разработанныхпо инициативе И.А.Кондурова в ОРЭ и там же изготовленных. Так, система накопления данных о γ-γ совпадениях в реакции захвата нейтронов индием была разработана в ОРЭВ.И.Виноградовым, В.Г.Муратовым и В.И.Петровой. Измерялись совпадения с 16 участками γ-спектра одного из детекторов, (цифровые окна в буферном накопителе в ЭВМ Минск-22), намечаемыми экспериментатором, с событиями, регистрируемыми другим детектором. Оперативная память с объемом 8К позволяет получить одновременно16 спектров по 512 каналов.При захвате нейтроновиндием, в результате перестановки окон получены спектры γ-γ совпадений с 25 γ-линиями.
Предварительные варианты схемы возбужденных состояний 116In, основанные на первых результатах измерений всех трех групп были опубликованы в 1972 году [1]. Окончательно, после завершения экспериментов, а также с привлечением данных из литературы, была составлена схема 116Inдо энергии около 1 МэВ, содержащая 1400 энергетических уровней с определенными значениями спинов и четностей [2].Квантовые характеристики и распределение наблюдаемых состояний 116In по протон – нейтронным мультиплетам были получены в результате работы Б.А.Емельянова и С.Л.Сахарова [3],где путем переобработки и анализа данных работы [4], наблюдались состояния 116In в реакции 115In(d,p)116In.
При рассмотрении этой схемы обращает на себя внимание то, что она состоит из двух, практически независимых (в смысле, почти не связанных посредством γ – переходов) частей, четности которых противоположны. Кроме этого, отчетливо выделяются пять совокупностей возбужденных состояний, связанных между собой каскадами интенсивных М1- переходов. Эти состояния, согласно значениям ln [3], интерпретируются как двухквазичастичные мультиплеты,у которых протонное состояние находится в подоболочке g9/2 (дырочное), а нейтроны на орбиталях s1/2, d3/2, d5/2, g7/2 и h11/2(согласно схеме одночастичных уровней нуклонов, движущихся в потенциале гармонического осциллятора со спин-орбитальной связью). Правда, хотя состояний с положительной четностью явно больше, чем нужно для наблюдаемых двухквазичастичныхных мультиплетов, вопрос о влиянии коллективной, вибрационной, моды не ставился.
Публикации.
[1] Alexeev V.L., Emelianov B.A., Kabina L.P., Kaminker D.M. Khasov Yu.L., Kondurov I.A., LapinE.A., Loginov Yu.E., Rumjantsev V.L., Sakharov S.L., Smirnov A.I.Proc. Int. Conf. Nucl. Str.Stud. withneutrons, p.82, Budapest, 1972.
[2] V.L. Alexeev, B.A. Emelianov, D.M. Kaminker, Yu.L. Khazov, I.A.Kondurov,Yu.E. Loginov, V.L. Rumjantsev, S.L. Sakharov, A.I. Smirnov. Nucl. Phys. A262 (1976) 19
[3] Б.А. Емельянов, С.Л. Сахаров. Препринт ЛИЯФ, №153, Ленинград, 1975
[4] MoorheadJ.B., CohenD.L., MayerR.A. . Phys. Rev. 165, (1968)1268
Реакция133Cs(n,γ)134Cs
Работы по цезию начались сразу после индия во всех исследовательских группах. Цезий моноизотопен, его сечение захвата нейтронов достаточно велико. Мишени, содержащие цезий, например, CsNO3 , химически устойчивы, захват нейтронов азотом и кислородом пренебрежимо мал по сравнению с цезием.
Для построения схемы возбужденных состояний 134Csбыли использованы результаты измерений энергий γ-лучей на ГСК-2 и данные по γ-γ совпадениям, полученные более совершенным путем, чем для индия. Получались они из двухпараметрических, трехмерных спектров: Nik = F(Eγi, Eγk), где Nik–число совпадений в ячейке памяти с координатами Eγi, Eγk.Накопление таких спектров достигалось на основе 6 запоминающих устройств ЭВМ Минск-22 Измерительно- вычислительного Центра ЛНИ [1], откуда информация сортировалась на магнитную ленту в формате 384 спектров совпадений по 512 каналов, образуя двухпараметрическую матрицу γ-γ совпадений.Интенсивности совпадений вычислялись как объемы трехмерных гауссианов [2].
Мультипольности γ-переходов определялисьпо результатам измерения электронов внутренней конверсии.
По совокупности полученной экспериментальной информации и при использовании имеющихся сведений о ядре 134Cs, была построена схема его возбужденных состояний, содержащая 35энергетических уровней [3].Как и в индии, эта схема состоит из двух систем уровней, различающихся по четности и слабо связанных между собой. Можно также видеть, что уровни с отрицательной четностью разделяются на две подсистемы, в которых уровни связаны между собой интенсивными каскадными переходами. Это позволяет предполагать, что это двухквазичастичные мультиплеты, однако отсутствие данных из реакций однонуклонных передач не дает возможности определить их конфигурации.
Если для индия с его «полумагичностью» интерпретация возбужденных состояний ограничивалась констатацией наличия двухквазичастичных мультиплетов, то для 134Cs, ядра с числами протонов и нейтронов, далекими от магических, следует ожидатьналичия признаков влияния других мод возбуждения, например, коллективного вибрационноговозбуждения, что имеет место в четно-четных и соседних с ними ядрах.
Были также предприняты эксперименты по запаздывающим γ-γ совпадениям там, где это позволялось возможностями аппаратуры. с целью определения вероятностей γ- переходов,
Публикации.
[1] KadashevichV.I., KondurovI.A., NikolaevS.N., RjabovYu.F.,VinogradovV.I.
Comp. Phys. Comm. 4 (1973) 289.
[2] Кабина Л.П., Кондуров И.А., Федорова Э.И.
Препринт ЛИЯФ, №123, Ленинград, 1974.
Емельянов Б.А., Кабина Л.П., Кондуров И.А., Короткова Т.К., Логинов Ю.Е., Сушков П.А.
Прогр. и Тезисы XXVCовещ. По ядерной спектрлскопии и структуре атомного ядра. Ленинград, 1975.
[3]V.L. Alexeev, B.A.Emelianov, L.P.Kabina, D.M.Kaminker, Yu.L. Khazov, I.A.Kondurov, E.K.Leushkin, Yu.E.Loginov, V.L.Rumiantsev, S.L.Sakharov, A.I.Smirnov, P.A.Sushkov
Nucl. Phys. A248 (1975) 249-273.
2.3. Нечетно- нечетные изотопы сурьмы: 122Sb , 124Sb (Z = 51, N = 71 и 73, соответственно).
В этих ядрах нечетный протон находится на орбитали g7/2в оболочке Z = 50 –82,а нейтроны - в на две третизаполненной оболочке N = 50 – 82.
2.3.1 Реакция121Sb(n,γ)122Sb.
Исследования возбужденных состояний 122Sbпроводились как всеми тремя группами на реакторе ВВР-М, так и на γ –и β- спектрометрах Института Лауэ- Ланжевена (ILL) в Гренобле, куда был командирован один из участников проекта «КОЛХОЗ» - В.Л. Алексеев.Энергии γ- лучей измерялись в ILL на кристалл-дифракционном спектрометре GAMSI, конверсионные электроны на β –спектрометрах BETSIи BILL. В качестве мишеней использовалась металлическая сурьма с обогащением по 121Sbна99%.Гамма -гамма совпадения накапливались в формате 511 × 1024 каналов, что соответствовало диапазону энергий 60 – 550 кэВ. Кроме этого, были переобработаны спектры протонов из реакции 121Sb(d,p)122Sb [1] с целью определения значений lnдля определяемых возбужденных состояний.
Используя эти и полученные в эксперименте данные, а также сведения из литературы [2], была построена схема возбужденных состояний 122Sb, содержащая 35 уровней до энергии примерно 900 кэВ, для большинства из них определены спины и четности, в области энергий 0- 490 кэВ идентифицированы уровни протон -нейтронных мультиплетов.
Публикации
[1] S.A. HjorthArk. Fys. 33(1967) 183
D.O. Elliott, G.W. Phillips, F.F. Hopkins, P. Richard Phys. Rev. C5 (1972) 202
[2] V.L. Alexeev, B.A. Emelianov, A.I. Egorov, L.P. Kabina, D.M. Kaminker, Yu.L. Khazov, I.A. Kondurov, Yu.E. Loginov, V.V. Мartynov, V.L. Rumiantsev, S.L. Sakharov, P.A. Sushkov, H.G. Borner (ILL), W.F. Davidson (ILL), J.A. Pinston (ILL), K. Schreckenbach (ILL).
Nuclear Physics A297 (1978) 373 –411.
2.3.2 Реакция123Sb(n,γ)124Sb.
Исследование низколежащих состояний 124Sb, возбуждающихся в этой реакции, проводилось в кооперации двух институтов – ЛИЯФ, Гатчина и ILL, Гренобль, Франция. В ЛИЯФ проводились измерения мгновенных от 40 до 500 кэВ и запаздывающих гамма – гамма совпадений в диапазонах 0-300нс и 0 – 10мкс, γ – спектр от 20 до 80 кэВ измерен на кремниевом γ – спектрометре. В Гренобле, на кристалл – дифракционных гамма - спектрометрах GAMS1,2,3измерен спектр до 1027 кэВ.На β – спектрометре BILLизмерен спектр электронов внутренней конверсии, результаты использованы для определения мультипольностей γ – переходов.
На основе полученных в экспериментах данных была получена схема возбужденных состояний 124Sb, содержащая 40 уровней до 1060 кэВ, четности указаны для их всех, определенные значения спинов – для 30[1]. При построении схемы 124Sb были также использованы переобработанные данные из реакции 123Sb(d,p)124Sb[2].
[1] V.L. Alexeev, I.A. Kondurov, Yu.E. Loginov, V.V. Martynov, S.L. Sakharov, P.A. Sushkov, H.G. Borner(ILL), W.F. Davidson(ILL), J.A. Pinston(ILL), K. Schreckenbach(ILL).
Nuclear Physics A345 (1980) 91 - 133
[2] см. [1] из 2.3.1.
2.4. Нечетно – нечетные изотопы иода: 128I, 130I(Z = 53, N = 75, 77).
Изотоп 127I является единственным стабильным иэотопом иода. Из остальных его изотопов только долгоживущий 129I(1.57 × 107лет, получается из осколков деления урана) мог быть использован в наших исследованиях.
2.4.1. Реакция127I(n,γ)128I.
Измерения излучений в этой реакции проводились в два этапа. Сначала делались измерения на реакторе ВВР – М на всех спектрометрах группы «КОЛХОЗ». Изготовление иодной мишенидля кристалл – дифракционного спектрометра ГСК2 было проведено в Группе химии изотопов ЛНИ Г.Н. Поповой под руководством А.И. Егорова. Там же были изготовлены мишени для работы полупроводниковых спектрометров (I2O).
На их основе этих измерений была построена схема возбужденных состояний 128I, содержащая 40 уровней энергии, между которыми размещались 94 перехода, для большинства уровней определены значения спинов и четностей [1]. Дополнительные данные по ядру 128I были получены позднее в результате визитов В.В. Мартынова в Гренобль (ILL), Францияи в Технический Университет г. Мюнхен (TUM), Германия.
В Гренобле на спектрометре конверсионных электронов BETSIполучены данные о мультипольностях и коэффициентах конверсии γ - переходов в этой реакции.
На ускорителе Техн. Университета, на спектрографе Q3D измерены спектры реакций 127I(d,p)128Iи 129I(d,t)128I из которых появилась возможность определения протонных и нейтронных орбиталей, между которыми идут исследуемые γ – переходы, и найти принадлежность наблюдаемых возбужденных состояний к двухквазичастичным протон – нейтронным мультиплетам.
Окончательный вариант схемы уровней 128I опубликован в [2].
Публикации
[1] В.Л. Алексеев, А.И. Егоров, Л.П. Кабина, И.А. Кондуров, Е.К. Леушкин, Ю.Е. Логинов, В.В. Мартынов, С.Л. Сахаров, В.Л. Румянцев, Ю.Л. Хазов.
Изв. АН СССР, сер. Физическая, Т. 46, №1 1982, стр. 52 – 56.
[2] S.L. Sakhfrov, V.L. Alexeev, I.A. Kondurov, E.K. Leushkin, Yu.E. Loginov, V.V. Martynov, V.L.Rumiantsev,P.A. Sushkov, Yu.L. Khazov, A.I. Egorov.
- Lindner (TUM), H. Hiller (TUM), T. von Egidy(TUM), G. Hlawatsh (TUM), J. Klora(TUM), U. Mayerhofer(TUM), H. Trieb(TUM), A. Walter(TUM).
Nuclear Physics A528 (1991) 317 – 347
2.4.2. Реакция129I(n,γ)130I
Отдельные сведения по излучениям из этой реакции содержались в материалах 34й. 35й, 36й и 37й Международных конференций по ядерной спектроскопии и структуре атомных ядер, имевших место, соответственно, в Алма – Ата, 1984, стр. 101, в Ленинграде, 1985, стр. 83, в Харькове 1986, стр.101 годах,когда измерения проводились на реакторе ВВР – М. и в Юрмале, 1987, стр. 358, где приводились результаты измерений спектров протонов из реакции 129I(d,p)130I (на мишени, привезенной В.В. Мартыновым), обработанных С.Л. Сахаровым.
Окончательно, вся информация о излучениях из реакций 129I(n,γ)130Iи 129I(d,p)130Iбыла сведена в единую работу, {1], произведенную в кооперации нашего Института с ILLи Техническим Университетом в Мюнхене (TUM).итогом которой стала схема возбужденных состояний 130I до 1100 кэВ, содержащая 43 уровня, четности указаны для всех, однозначные значения спинов – для 29.
Показано распределение уровней по протон - нейт–онным мультиплетам.
Публикация
[1] S.L. Sakharov, I.A. Kondurov, Yu.E. Loginov, V.V. Martynov, A.A. Rodionov, P.A. Sushkov, Yu.L. Khazov, A.I. Egorov, V.K. Isupov
PNPI, Gatchina.
H.G. Borner, F. Hoyler, S. Kerr, K. Schreckenbach
ILL, GrenobleG. Hlawatsch, T. VON Egidy, H. Lindner,
TUM, Germany
Nuclear Physics A494 (1989) 36 – 74
Нечетно – нечетныеизотопысеребра: 108Ag, 110Ag (Z= 47, N= 61, 63).
2.5.1. Реакция107Ag(n,γ)108Ag.
Возбужденные состояния 108Ag исследовались в обширной коллаборации нескольких научных центров, в том числе и нашего Института (всего 8 названий).
Были проведены измерения γ – спектра от 45 до 1200 кэВ на кристалл – диффракционном спектрометре, γ –спектров из резонанса 16 эВ, а также из усредненных по резонансам областей нейтронного спектра около 2 кэВ и 24 кэВ. Измерены γ-γ- совпадения в диапазонах 15 – 4000 кэВ и 20 – 8000 кэВ. Измерения проводились на реакторах FRJ – 2, KFA, Julichи FRM, Techn. University, Munchen.
На реакторе ВВР-М на кремниевом спектрометре измерен γ – спектр в диапазоне 10 – 80 кэВ. Совпадения накапливались в формате 1924 × 2048 каналов в пределах 15 – 230 и 40 – 650 кэВ.
Результатом исследований стало построение схемы возбужденных состояний 108Ag, состоящей из 65 уровней, для большинства которых определены значения спинов и четностей.
- Phys. G 11 (1985) 1231 – 1270.
2.5.2 Реакция109Ag(n,γ)110Ag.
Исследования излучений в этой реакции проводились на кристалл – диффракционном спектрометре в Ризо, Дания, в диапазоне 45 – 1200 кэВ. В спектре найдено 780 γ – линий. В Гренобле, в ИЛЛ на спектрометрах GAMS1 иGAMS2/3в диапазоне 35 – 1800 кэВ найдено около 1070 линий. Спектр низкоэнергетических γ – квантов в диапазоне 10 – 100 кэВ измерен в Гатчине на реакторе ВВР – М. Спектр жесткого γ – излучения от 1380 до 6000 кэВ измерен в ИЛЛ на германиевом спектрометре, работавшем в парной моде.
Спектр конверсионных электронов измерен в ИЛЛ в диапазоне 30 – 640 кэВ, найдено около 580 линий.
Информация о γ – γ совпадениях накоплена в Юлихе, ФРГ, на двух германиевых детекторах в формате 4096 × 4096 в диапазонах 50 – 2000 и 60 – 7000 кэВ. Совпадения на двух Ge(Li) детекторах измерены на реакторе ВВР – М в диапазонах 15 – 240 и 40 – 640 кэВ и регистрировались в виде матрицы 1024 × 2048 каналов.
Результатом измерений стала схема возбужденных состояний 110Ag, содержащая 72 уровня, между которыми размещено около 500 γ - переходов.
Публикации
Препринт ЛИЯФ им. Б.П. Константинова № 1087, июль 1985.
2.6. Реакция 103Rh(n,γ)104Rh.
Гамма – спектр реакции от 30 до 1000 кэВ был измерен на кристалл – диффракционном спектрометре в Ризо(Дания). Примерно в том же диапазоне были проведены измерения на германиевом спектрометре в Институте ядерной физики им. Б. Кидрича, в Югославии. Гамма – спектр в области от 10 до 110 кэВ измерялся в ЛИЯФ им. Б.П. Константинова на реакторе ВВР – М.
Спектр электронов внутренней конверсии измерялся на касательном канале реактора ВВР – М в диапазонах 9 – 170 и 170 – 470 кэВ.
Мгновенные γγ – совпадения измерялись на Ge – Ge спектрометре на реакторе ВВР - М и накапливались в формате 1024 на 2048 в диапазонах 15 – 230 и 35 – 650 кэВ, соответственно. Задержанные γγ – совпадения, соответствующие γ – переходам, предшествующим изомерному переходу с Т1/2 = 43 нс, измерены в Институте им. Б. Кидрича.
Публикация
И.А. Кондуров, Ю.Е. Логинов, В.В. Мартынов и др.
Препринт ЛИЯФ им. Б.П. Константинова, № 971, 1984.
- Моды возбуждений в сферических нечетно – нечетных ядрах в области массовых чисел А = 104 – 134.
3.1 В результате измерений были построены полные и достоверные схемы возбужденных состояний в области энергий примерно до 1 МэВ для 104Rh, 108,110Ag, 116In, 122,124Sb, 128,130I и 134Cs, почти для всех определены значения спинов и четностей. Что было общим для всех исследованных ядер?
Во – первых, высокая плотность возбужденных состояний в сравнительно небольшой области энергий(до 1 МэВ), по сравнению с ядрами, не принадлежащими к нечетно – нечетным. Во вторых, каждая из схем состоит из двух, практически не связанных между собой посредством γ – переходов, систем уровней. различающихся по четности. Во всех имеются фрагменты каскадов, где уровни связаны между собой посредством интенсивных М1 - переходов.В третьих, наличие изомерных состояний с широким диапазоном периодов полураспада (от нескольких наносекунд до секунд и более)среди низколежащих (≤ 200кэВ) уровней.многие из которых были измерены нами в ходе экспериментов по задержанным γγ – совпадениям.
Нуклоны в ядрах образуют пары – нейтронные и протонные, образующие вместе остов, в поле которого могут двигаться неспаренные нуклоны. В нечетно – нечетных ядрах это протон и нейтрон. Они взаимодействуют как с остовом, так и друг с другом, посредством т.н. остаточного взаимодействия. Эти ядра образуются в ядерных реакциях, таких, как радиационный захват нейтрона и реакции однонуклонных передач – (d,p), (d,T), (d,3He), в которых угловые распределения заряженных частиц дают возможность
определять соответствующие нуклонные орбитали,. После захвата нейтрона ядро получает возбуждение до энергии связи нейтрона в этом ядре. Это возбуждение снимается многочисленными γ – каскадами. При этом ниже 1 МэВ могут возбуждаться состояния, соответствующие взаимодействию неспаренных нейтрона и протона в поле остова, но также могут происходить и возбуждения остова, как целого, взаимодействующие с неспаренными нуклонами. Оба типа возбуждений находятся в одной области энергий.Характер взаимодействия неспаренных нуклонов в ядерном веществе представляет принципиальный интерес.
- Двухквазичастичные протон – нейтронные мультиплеты.
При исспедованиях возбужденных состояний116Inбыло отмечено несколько семейств уровней, объединяющихся интенсивными каскадными М1 - переходами. После переобработки [1] данных реакции 115In (d,p)116In[2] оказалось, что каждому из них соответствует определенная нейтронная орбиталь из оболочки N = 50 – 82. Соответствующие уровни энергии ядра были интерпретированы как компоненты протон – нейтронных мультиплетов, возникающих в результате остаточного взаимодействия неспаренного протона (единственная «дырка» в подоболочке 1g9/2оболочки 28 ≤ Z≤ 50) с неспаренным нейтроном из подоболочки 50 ≤ N ≤ 82, которые движутся в поле четно – четного остова, состоящего из нейтронных и протонных пар.
Л.А. Слив и Ю.И. Харитонов [3 ]сформулировали вид остаточного взаимодействия неспаренных протона и нейтронав виде комбинации вигнеровских и синглетных сил. С.Л. Сахаров на этой основе произвел расчеты расщеплений в протон – нейтронных мультиплетах pg7/2nh11/2 и pd5/2nh11/2 в 122Sb[4]. Результаты расчетов удовлетворительно совпали с данными эксперимента.
В дальнейшем [5] число параметров взаимодействия было увеличено за счет введения тензорных сил, при том же уровне совпадения расчетных и экспериментальных чисел. Наконец, в более поздних расчетах возбужденных состояний ядер, у которых значения Z, Nдалеки от магических – 104Rh, Z = 45,N = 59[6] и 108Ag, Z = 47,N = 61,[7],- ядро представлялось как система взаимодействующих протонных и нейтронных квазичастиц, движущихся над вакуумом, определенном согласно процедуре Хартри – Фока –Боголюбова [8],также достигалось удовлетворительное согласие расчетных чисел и данных эксперимента.
Таким образом, в наблюдаемых спектрах нечетно – нечетных ядер, полученных в (n,γ) реакции, основным признаком членов двухквазичастичных мультиплетов, обязанных остаточному взаимодействию неспаренных протона и нейтрона, является наличие совокупностей возбужденных состояний, соединенных между собой посредством каскадов интенсивных М1 – переходов.Значения энергий этих состояний подтверждаются данными реакций однонуклонных передач.
Публикации.
[1] Емельянов Б.А., Сахаров С.Л. Препринт ЛИЯФ, №153, Ленинград, 1975.
[2] MoorheadJ.B., Cohen B.L., Mayer R.A. Phys. Rev., 165 (1968), 1287.
[3] Sliv L.A. KharitonovYu.I. Spectroscopic and Group Theoretical Meth. In Physics, Amsterdam, 1968.
[4] V.L. Alexeev et al. Nucl. Phys. A297 (1978) 373 – 411;
[5] V.L. Alexeev et al. Nucl. Phys. A345 (1980) 93 – 133;
[6] С.А. Артамонов, П.А. Сушков Изв. АН СССР, Сер. Физ., Т. 54, №1, 1990, Стр. 46.
[7] С.А. Артамонов, П.А. Сушков там же, Стр. 42.
[8] Соловьев В.Г. Теория сложных ядер. М. Наука, 1971.
3.3 Состояния с энергиями ≤ 1 МэВ, наблюдаемые в реакции радиационного захвата нейтрона,и не возбуждающиеся в реакциях передач одного нуклона.
Эти состояния возбуждаются после захвата в результате многочисленных каскадныхγ – переходов, снимающих возбуждение ядра, энергия которого равна энергии связи нейтрона в этом ядре. Среди них есть возбуждения четно – четного остова, соответствующие коллективным вибрационным состояниям соседних четно – четных ядер, которые по энергии близки к состояниям двухквазичастичных протон – нейтронных мультиплетов. Неспаренные нуклоны движутся в поле возбужденного остова и состояния ядра, таким образом, становятся смешанными – фонон плюс состояние мультиплета. Если теперь такое состояние разряжается фононом, то одним из конечных состояний при этом может бытькакой – то из уровней мультиплета. Такие ситуации мы находим во всех исследованных ядрах.
Например, в 116Inс уровня 1008 кэВ, 6 – на состояния мультиплета pg9/2nh11/2 идут два γ - перехода – 115 кэВ (измеренная мультипольность Е2) и 549 кэВ, допустимая мультипольность Е2. Из состояния, энергия которого равна 1152 кэВ, 6-,на уровни того же мультиплета, идут два γ – перехода – 801 и 693 кэВ, измеренные мультипольности которых допускают значение Е2. Есть аналогичные примеры по этому ядру и другим исследованным ядрам, где исходные состояния не возбуждаются в реакциях однонуклонных передач, а γ – переходы со значениями измеренных мультипольностей, допускающими тип Е2, идут на уровни известных протон – нейтронных мультиплетов.
Результаты измерений по каждому из исследованных ядер докладывались на ежегодных международных конференциях по структуре атомного ядра, публиковались в материалах этих конференций. Подробные результаты опубликованы в NuclearPhysics.
По результатам исследований В.Л. Алексеевым, Ю.Л. Хазовым. Ю.Е. Логиновым,С.Л. Сахаровым, В.В. Мартыновым П.А. Сушковым и Л.П. Кабиной написаны и защищены кандидатские диссертации. Последняя из них посвящена созданию комплекса программ, по которым производилась обработка экспериментальных данных и их подача в количественном виде.
ПЕРСОНАЛИИ
Считаю необходимым поименно отметить всех, кто участвовал в проекте “КОЛХОЗ”.
Руководители: О.И. Сумбаев, Д.М. Каминкер, И.А. Кондуров.
Группа измерений на кристалл – диффракционном спектрометре:
О.И. Сумбаев, А.И. Смирнов, В.Л. Алексеев, В.А. Шабуров, А.С. Рыльников, В.Л. Румянцев, Е.К. Леушкин, В.Г. Лапин, Л.Н. Кондурова.
Группа спектрометра электронов внутренней конверсии:
Ю.Л. Хазов, Б.А. Емельянов, С.Л. Сахаров, Ю.В. Сергеенков, А.А. Родионов, Г.С. Ахназаров.
Группа полупроводниковой спектрометрии.
И.А. Кондуров, Е.М. Коротких, Ю.Е. Логинов, П.А. Сушков, В.В. Мартынов, Э.И, Малютенков, Л.П. Кабина, Э.И. Федорова, И.М. Шестернева, Н.В. Чебурин, Б.Е. Михайлов, В.Б. Родзевич, Ю.Р. Федотов.
Изготовление полупроводниковых детекторов
Г.А. Шишкина, Л.М. Тухконен.
Коллектив Информационно – вычислительного Центра ЛНИ внес неоценимый вклад в дело накопления и обработки поступающих от всех групп экспериментальных данных.
Разработка и изготовление измерительной электроники, организация накопления на ЭВМ больших объемов экспериментальной информации.
В.И. Кадашевич, В.В. Марченков, В.И. Виноградов, В.И. Петрова, П.М. Левченко, В.И. Муратов.
Все экспериментаторы “КОЛХОЗ”а благодарны персоналу всех служб реактора ВВР – М за четкое обеспечение измерений. Особо, К.А. Коноплеву, Р.Г. Пикулику, В.А. Буздылеву, С.П. Орлову, Б.С. Разову, работникам электротехнической службы.
