КУЛОНОВСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ЯДРА

КУЛОНОВСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ЯДРА

- возбуждение сталкивающихся ядер, вызываемое эл.-магн. взаимодействием между ними. К. в. я. осуществляется даже при больших (относительно размеров ядра) расстояниях между ядрами. Сечение К. в. я. путём электрич. перехода с мультипольностью L, вычисленное в квазиклассическом приближении в 1-м порядке теории возмущений, т. с. в предположении, что это сечение много меньше сечения резерфордовского рассеяния, имеет вид

Здесь В (EL) - приведённая вероятность электрического EL -перехода из осн. состояния (i) ядра в возбуждённое (F); 2а - наим. расстояние при лобовом столкновении частиц:

где Z₁, Z₂ - ат. номера налетающей частицы и ядра мишени, , - скорости налетающей частицы до и после столкновения, т ₀ - приведённая масса сталкивающихся частиц; f_EL() - ф-ция безразмерных параметров и :

Величина характеризует возможность квази-классич. описания движения ядер. Оно возможно для достаточно больших значений . В большинстве случаев ; но уже при =5 ошибка в значении f_E2, вычисленного квазиклассически, 2%. Ф-ция f_E резко зависит от -при изменении от 0 до 1,5 величина f_E2 уменьшается в 10³ раз [1]. Если энергия возбуждённого уровня много меньше энергии , передаваемой при столкновении, то выражение для приобретает вид

Сечение (EL )уменьшается примерно на 2 порядка при увеличении L на 1. Эксперим. значения В (EL )для <3 МэВ меньше теоретических в 10³-10⁶ раз. Поэтому К. в. я. путём дипольных переходов на опыте не наблюдалось. Измеренные В (Е2 )больше теоретической (одночастичной) оценки, что указывает на коллективные возбуждения ядра. Измерения В (Е3)и В(E4) показали, что иногда они также на 2 порядка больше теоретических [2]. Для магн. переходов сечения К. в. я. в (/с)² раз меньше сечений электрич. переходов той же мультипольности (на опыте не наблюдались).

Сечения К. в. я. измеряются регистрацией неупруго рассеянных бомбардирующих частиц или -квантов, испускаемых возбуждённым ядром. Реже, в случав возбуждения тяжёлых ядер и малых , вместо -квантов детектировались конверсионные электроны (см. Конверсия внутренняя). В случае g-квантов применяются толстые мишени и полупроводниковые детекторы[напр., Ge (Li)], обладающие высокими эффективностью регистрации -квантов и энергетич. разрешением.

Использование тяжёлых налетающих ионов [3, 4] даёт возможность изучить К. в. я., уровни к-рых характеризуются большими или малыми B(Е2), а также лёгкие ядра [5]. В нек-рых случаях возбуждаются уровни ядер самих бомбардирующих тяжёлых ионов, напр. первые возбуждённые состояния ионов ²⁰Ne, ²¹Ne и ²²Ne. Правильная интерпретация экспериментов с тяжёлыми ионами, основанная на применении ур-ния (1), возможна, если вероятность К. в. я. (пропорциональная Z₁²) остаётся достаточно малой.

Изучение углового распределения и поляризации -лучей, испускаемых при К. в. я., даёт сведения о спинах и чётности состояний, характере и коэф. смеси испускаемого излучения в случае смешанного перехода (определяются величина и знак , где - отношение интенсивностей E2-перехода и магн. M1-перехода). Зная и В (Е2), можно получить значения В (M1)для смешанных переходов. Др. возможность определения В (M1)заключается в измерении полного времени жизни состояний (напр., по измерению ослабления доплеровского смещения -излучения [6]).

При больших значениях вероятности К. в. я. возможны дву- и многократные процессы возбуждения. Учёт 2-го порядка в теории возмущений позволил оценить вероятность возбуждения триплетных состояний 0⁺, 2⁺ и 4+ (, где I - полный угловой момент, - чётность), связанных с двухфононным возбуждением в четно-чётных ядрах [7], и уточнить вероятность возбуждения 2⁺ -состояния. При этом наряду с прямым возбуждением учитывается и двухступенное, т. е. переход из осн. состояния ядра в один из т магн. подуровней уровня 2⁺ и последующий переход его в др. подуровень. Измерения вероятности возбуждения состояния 2⁺ позволяют наряду с В (Е2) определить знак и величину матричного элемента -перехода и связанного с ним статич. квадрупольного момента ядра Q(2⁺ [8].

Вероятность К. в. я. с помощью тяжёлых, ускоренных до большой энергии (5 МэВ) частиц резко растёт с их энергией Z₁, и создаются условия для осуществления многократного кулоновского возбуждения высокоспиновых состояний ядер. Если вероятности возбуждения, вычисленные в 1-м порядке теории возмущений, 1, то квазиклассич. теория неприменима [10]. Методом многократного К. в. я. удалось возбудить высокоспиновые состояния в ряде ядер и определить энергии состояний и значения В (Е2 )для переходов между высокоспиновыми состояниями; в частности, в ²³⁵U возбуждено состояние со спином I=30 [9, 10]. Пример многократного К. в. я.- кулоновское деление ядра ²³⁸U при столкновении с ядрами ¹⁸⁴W, ускоренными до 5- 5,5 МэВ/пуклон [11].

Лит.:1) Альдер К. и др.. Изучение структуры ядра при кулоновском возбуждении ионами, в кн.: Деформация атомных ядер, пер. с англ., М., 1958, с. 9; 2) Diamond К. М., Е2 static moments and Е2, Е4 transition moments by Coulomb excitation, "J. Phys. Soc. Jap.", 1973, v. 34,Suppl., p. 118; 3) Гринберг А. П., Лемберг И. X., О кулоновском возбуждении ядер тяжелыми ионами, "ЖЭТФ", 1956, т. 30, с. 807; 4) Андреев Д. С. и др., Исследование кулоновского возбуждения ядерных уровней при помощи ускоренных многозарядных ионов, "Изв. АН СССР. Сер. физич.", 1961, т. 25, с. 832; 5) Андреев Д. С., Ерохина К. И., Лемберг И. X., Кулоновское возбуждение ядра Ne²¹, там же, 1960, т. 24, с. 1478; 6) Лемберг И. X., Пастернак А. А., Аттенюация допплеровского смещения энергии a-лучей, там же, 1974, т. 38, с. 1600; 7) Гангрский Ю. П., Лемберг И. X., Кулоновское возбуждение вторых уровней четно-четных ядер, там же, 1962, т. 26, с. 1001; 8) De Boer J., Eichler J., The reorientation effect, "Adv. Nucl. Phys.", 1968, v. 1, p. 1; 9) Оwеr Н. и др., Structure of highspin states in ²³²Th, ²³⁴U and ²³⁶U, "Nucl. Phys.", 1982, v. A 388, p. 421; 10) Winther A.,de Boer J., A computer program for multiple Coulomb excitation, в кн.: Coulomb excitation, N. Y. -L., 1966, p. 303; И) Васkе Н. и др., Direct observation of Coulomb fission of ²³⁸U with ¹⁸⁴W projectiles, "Phys. Rev. Lett.", 1979, v. 43, p. 1077.

А. П. Гринберг, И. Х. Лемберг.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.