12C+13C熔合截面测量中统计模型引入的系统误差研究(英文)

在本工作中,我们分别采用薄靶和厚靶实验技术,测量了12C+13C反应在质心系能量4~6 MeV的熔合截面。实验得到了12C+13C反应的在线γ产额和离线的24Na活度,利用TALYS统计模型给出的反应道分支比,导出了熔合反应的总截面。通过对比不同实验得到的总截面,定量研究了统计模型修正所带来的系统误差:在线γ分支比修正引入的系统误差为14%;由离线24Na活度测量得到总截面时,24Na分支比修正带来的系统误差也为14%。     

~(12)C+~(159)Tb,~(12)C+~(165)Ho熔合截面的测量

我们测量了库仑位垒附近~(12)C+~(159)Tb、~(12)C+~(165)Ho反应的熔合截面.实验中用Si(Li)X射线谱仪离线测量了蒸发余核的特征K-x射线能谱,从而得到了蒸发余核的半寿命及其蒸发余核生成分支比.最后获得了熔合截面,并与理论计算值进行了比较.     

12C+13C在库仑位垒以下能区的熔合截面测量

深垒下能区的12C+13C熔合截面测量对检验天体中熔合反应外推模型具有很重要的意义。目前在库仑位垒以下能区存在的各种测量结果,都利用了统计模型来修正得到熔合截面,但对于这些方法间的系统误差仍没有很好地研究。实验采用离线活度测量的方法,在E_c.m.=4.4～5.8 MeV能区内对12C+13C熔合截面进行测量。经Hauser-Feshbach统计模型对分支比的修正后,熔合总截面由24Na活度推导出。通过本实验数据与其它实验方法获得的数据进行比较,确定了统计模型的系统误差为14%。The study of fusion reactions of 12C+13C at the deep sub-barrier energies is very important for the test of predictive power of the extrapolation models for nuclear reactions for astrophysics. Until now, all the measurements below Coulomb barrier energies have to use the statistical model calculations to estimate the branching ratios to deduce the total fusion cross sections. However, the systematic uncertainty induced by the calculated corrections has not been studied well. In this experiment, the fusion cross sections of 12C+13C have been measured using an offline activity measurement in the range of E_c.m.=4.4 to 5.8 MeV. The total fusion cross sections have been deduced from the 24Na activities after correcting the branching ratios estimated with the Hauser-Feshbach statistical model. Through the comparison between our result and other data obtained with other methods, the systematic uncertainty of statistical model has been determined to be 14%.     

~(12)C ~(124)Sn系统中大质量转移反应的初始L分布

用α-γ符合测量方法,对72MeV的~(12)C离子轰击近球形靶~(124)Sn的(~(12)C,α×n)和(~(12)C,~8Be×n)反应进行了研究.测定了与前方角20°—50°发射的α粒子相关联的余核级联γ的平均γ多重性〈M_γ〉,据此推算出~(124)Sn核俘获~8Be和α反应的最可几初始轨道角动量分别是35.5((?))和39((?)),与全熔合临界角动量l_(cr)=34.4((?))之比近似等于1,甚至稍大于1.实验支持了大质量转移是发生在高角动量区的周边反应的观点,而与近期出现的初始l布局有赖于靶核形变程度及球形靶核系统的大质量转移是中心碰撞的论点相背悖.     

~(16)O+~(12)C反应全熔合激发函数的测量

我们用位置灵敏的ΔE-E望远镜系统测量了入射能量为50—90MeV范围内的~(16)O+~(12)C反应全熔合截面,发现全熔合激发函数是不平滑的,存在着一些结构,其峰位约在26.0,31.0和36.4MeV。对实验结果进行了分析和讨论,并与前人的工作进行了比较。     

~(12)C ~(159)Tb、Ag和~(89)Y核反应中发射轻粒子的测量

本文报道了用71.5MeV的~(12)C重离子轰打~(159)Tb、Ag和~(89)Y靶,测出了发射α粒子的能谱和角分布,以及发射氘和质子的一些角分布。所测到的α颗子能谱为钟罩形连续谱,其最可几能量接近于库仑位垒。对于~(159)Tb靶和Ag靶,α粒子角分布在近于或小于擦边角处成峰;而对~(89)Y靶,从最小测量角(40°)开始,微分截面随角度增加单调下降。α粒子发射截面均远远大于统计级联蒸发截面值。发射质子与氘的角分布,均随角度增加呈指数下降趋势,它表现出前平衡发射的特征。为了解释α粒子角分布中的各向异性部分,提出了强阻尼粘合转动的概念,它是以不完全熔合反应模型作为基础的。     

~(12)C ~(112,124)Sn反应中靶核中子数对出射粒子截面的影响

实验研究了入射能量E_l=70.0 MeV的~(12)C ~(112)Sn和~(12)C ~(124)Sn两个反应。使用△E-E半导体探测器,测量了两反应中出射的α、Li、Be、B各粒子的能谱和角分布。α粒子的角分布可以通过假定存在三种机制的α组份得到定性的解释。Li、Be、B的角分布为擦边角成峰,无前角成峰组份。实验结果给出,~(12)C ~(112)Sn反应比~(12)C ~(124)Sn反应出射α粒子的截面大,而出射Li、Be、B等粒子的截面小,表明靶核中子数,对出射粒子的几率有明显的影响。     

~(100)Mo(n,2n)~(99)Mo,~(96)Mo(n,p)~(96)Nb和~(92)Mo(n,α)~(89m+g)Zr反应截面测量

本文报告了在E_n=13.40—14.79MeV中子能区用活化法以~(27)Al(n,α)~(24)Na截面为中子注量标准测得的~(100)Mo(n,2n)~(99)Mo,~(96)Mo(n,p)~(96)Nb和~(92)Mo(n,α)~(89m+g)Zr的反应截面,中子能量是用铌锆截面比法测定的。文中将实验测量值与理论计算值进行了比较,还对上述三个反应的截面进行了编评,给出了推荐的激发曲线。     

~(20)Mg β衰变谱学与~(15)O(α,γ)~(19)Ne反应（英文）

~(15)O(α,γ)~(19)Ne(p,γ)~(20)Na反应链是高温CNO循环向快速质子俘获过程突破的一条关键路径,相关的反应率输入量可通过~(20)Mg的β衰变可布居~(19)Ne共振态并测量其衰变性质来获得。通过高效率高精度地测量~(20)Mgβ衰变中产生的质子与γ射线得到了~(20)Mg衰变的详细信息,并构建了完整的衰变纲图,还进行了~(19)Ne 4 033 keV共振态衰变性质的探索,获得了该态在~(20)Mgβ衰变中被布居的分支比上限。通过比~(20)Mg和~(20)O镜像能级跃迁的结果确认了同位旋非对称性,为检验相关理论模型提供了精确的实验数据。对于突破路径中有重要影响的~(19)Ne 4 033 keV共振态的性质,有待更高统计的实验进一步研究。     

12C+159Tb,12C+165Ho熔合截面的测量

我们测量了库仑位垒附近¹²C+¹⁵⁹Tb、¹²C+¹⁶⁵Ho反应的熔合截面.实验中用Si(Li)X射线谱仪离线测量了蒸发余核的特征K-X射线能谱,从而得到了蒸发余核的半寿命及其蒸发余核生成分支比.最后获得了熔合截面,并与理论计算值进行了比较.     

~(46,50)Ti+~(124)Sn熔合反应中耦合道效应的理论研究（英文）

近库仑位垒重离子俘获与熔合是一个典型的多位垒穿透过程。在本征道的理论框架下,多反应道的耦合会使得单个位垒分离成一系列的分立位垒。基于位垒分布的思想,我们最近发展了一个经验的耦合道(ECC)模型,并系统地研究了220个反应体系的俘获激发函数。最近,实验报道了熔合反应~(46,50)Ti+~(124)Sn俘获激发函数的测量结果。本文将简要介绍该ECC模型,并结合通用熔合函数(UFF)的约化方法,利用该模型研究熔合反应~(46,50)Ti+~(124)Sn中的耦合道效应。UFF的约化结果表明,相比于~(50)Ti+~(124)Sn,~(46)Ti+~(124)Sn的垒下俘获截面有额外的增强。ECC模型成功地再现了实验测得的俘获激发函数,并表明,~(46)Ti+~(124)Sn垒下俘获截面的额外增强来源于正Q值的中子转移效应。     

~(186)W(d,p)~(187)W,~(186)W(d,2n)~(186)Re,~(nat)Fe(p,x)~(56)Co和~(nat)Ti(a,x)~(51)Cr反应激发函数评价

考虑特征γ射线分支比、衰变常数和标准截面等修正,对带电粒子引起的核反应~(186)W(d,p)~(187)W,~(186)W(d,2n)~(186)Re,~(nat)Fe(p,x)~(56)Co和~(nat)Ti(a,x)~(51)Cr的激发函数进行了研究。全面收集了这些反应激发函数的实验测量数据,对这些实验数据进行了分析处理,应用数学方法对分析处理后的实验数据进行了拟合。经过评价,给出了50 Me V以下~(186)W(d,p)~(187)W,~(186)W(d,2n)~(186)Re,~(nat)Fe(p,x)~(56)Co和~(nat)Ti(a,x)~(51)Cr反应激发函数的推荐值。     

利用强流ISOL束研究~(20)Na的奇异衰变模式（英文）

北京放射性离子束装置(Beijing Radioactive Ion-beam Facility,BRIF)是基于在线同位素分离器技术的国家大科学平台。在BRIF装置上利用100 MeV的质子束轰击较厚的反应靶产生放射性核素;反应产物经离子源电离和在线分离,在线同位素分离段可引出100～300 keV的放射性核束,质量分辨率达20 000。在基金委科学仪器基础研究专项的支持下,建成了多用途的衰变实验终端,包括束流传输管道、通用靶室、带电粒子和γ探测器、集成电子学和数据获取系统等。利用100 MeV的质子束轰击MgO厚靶产生了流强高达1×105pps的~(20)Na放射性核束。通过高效率地同时测量β,γ和α,第一次直接观测到~(20)Na非常稀有的β-γ-α衰变模式。     

~(12)C ~(28)Si反应全熔合激发函数测量

我们用△E-E计数器望远镜系统测量了入射能E_(Lab)在43MeV—70.5MeV范围内的~(12)C ~(28)Si全熔合反应的激发函数。实验激发函数显示出某种宽振荡结构,宽度约为2—3MeV。对其平均行为分别用Glas-Mosel模型和势模型进行了理论拟合。在E_(cm)=35—50MeV范围内,临界距离模型和统计Yrast线模型满意地复现了实验数据。     

61.8MeV~(12)C在~(27)Al上的深部非弹性碰撞研究

用△E-E望远镜技术和飞行时间技术对61.8MeV的~(12)C离子轰击~(27)Al靶的反应测量了从~6Li到~(16)O的诸同位素能谱。得到了质心系微分截面等高图及出射碎片角分布。从而得到轻系统深部非弹性碰撞过程的能量全弛豫值,并在耗散模型框架中,通过实验的能量全弛豫值与理论值的比较,得到了出射道的库仑能、核势能与转动能各自的贡献。通过理论拟合角分布,得出双核系统平均相互作用时间在1×10~(-21)—1.4×10~(-22)秒之间,得到了出射碎片分离时的最接近距离的参数值。通过势能面的计算,说明了出射产物产额的变化趋势。并从总产物角分布分解出准弹性截面及深部非弹性截面数值。     

延迟质子先驱核~(33)Ar、~(49)Fe的实验研究

用65MeV的~(12)C束轰击~(24)Mg、~(40)Ca靶,通过(~(12)C,3n)反应,产生了延迟质子先驱核~(33)Ar及~(49)Fe,观测了它们的β~ 延迟质子谱,其主峰能量分别在3.28±0.07MeV与1.98±0.04MeV,截面分别为0.4±0.08μb与0.7±0.14μb,测得~(33)Ar的半衰期为167±24ms。     

68MeV~(12)C ~(27)Al,68.6MeV~(12)C ~(nat)Ca深部非弹性碰撞的研究

入射能量为69.5MeV的碳束轰击~(27)Al和~(nat)Ca靶,用△E-E计数器望远镜鉴别反应产物,测得Li、BC、B、N、O诸元素能谱,在两体反应假设下,得到了质心系能谱、角分布、E-θ平面上双微分截面d~2σ/dEdθ的等高线图。假定在断裂时刻碎片相对运动动能可以忽略,绝热近似条件得到满足,并且碎片只有旋转对称的四极形变,从而得到决定断点处碎片运动的三个方程,求解这组方程,得到断点拉长度,并得到出射碎片的总动能。计算得到的出射碎片的形变参数是在0.28—0.44之间,其全阻尼能量与实验结果基本相符。由拟合实验角分布得到的平均寿命是(4—6)×10~(-22)秒。     

质子滴线核~(12)N在~(28)Si靶上的核反应总截面测量

描述了50.4 MeV/u的12N和42.3MeV/u的13N次级放射性束在28Si靶上引起的核反应总截面σr实验研究,结果发现12N的反应总截面σr比其相邻同位素核13N有着异常的增大. 这可能是核形变及核子对效应造成的,试验中的测量误差也不可忽视. 利用微观Glauber模型计算了12N在28Si靶上的核反应总截面,并与实验结果做了比较,发现理论计算与实验结果拟合较好.     

张量力在~(16)O+~(16)O熔合动力学中的效应

利用时间相关Hartree-Fock理论和完整Skyrme有效相互作用研究了~(16)O+~(16)O碰撞在库仑位垒附近的熔合动力学。数值计算是在没有任何对称性约束的三维笛卡尔基下完成。将时间相关Hartree-Fock理论和冻结密度近似下的能量密度泛函方法给出的库仑位垒与实验结果进行了比较,发现同位旋标量的张量项能降低自旋饱和体系~(16)O+~(16)O的库仑位垒,而库仑位垒高度随着同位旋矢量的张量项的耦合常数减小而降低。并计算了包含和不包含张量力的~(16)O+~(16)O熔合截面,发现张量力对~(16)O+~(16)O碰撞在库仑位垒附近的熔合动力学影响较小。     

50MeV/A~(12)C轰击~(197)和~(209)Bi核的线动量转移

用裂变碎片折叠角技术测得50MeV/A~(12)C轰击~(197)Au和~(209)Bi靶的线性动量转移分布,得到每个~(12)C核核子线动量转移的最可几值与靶核相关,其值分别为184和173MeV/c。在线动量转移分布中,0.3附近有一小的突起,似乎可以认为是相应于弹核的α集团转移。