Application to the Russian science foundation
Заявка № 17-12-01170 в Российский научный фонд
Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Название проекта: Экзотические ядра на границе нейтронной стабильности и реакции с ними.
Код типа проекта: ОНК(2)
Отрасль знания: 02
Аннотация проекта:
Основной задачей, которая будет решена в рамках предлагаемого проекта, является получение ядер в диапазоне 6≤ А ≤ 60, находящихся вблизи границ нейтронной стабильности, и исследование особенностей их взаимодействия с другими ядрами. Кроме того, планируется получение информации об их необычных свойствах (кластеризация, структура ядер, их деформации, энергии связи нейтронов и др.).
Одной из задач в решении этой проблемы является поиск оптимальных реакций с пучками тяжелых ионов различных энергий. Искусственный синтез экзотических ядер является чрезвычайно сложной задачей, требующей нетрадиционных методов решения. Предполагается использовать реакции фрагментации ядер редких изотопов (36S, 48Са, 56Fe, 70Zn) промежуточных энергий (до 100 МэВ/нуклон), реакции многонуклонных передач с этими же пучками при энергиях до 20 МэВ/нуклон, прямые реакции с пучками легких ядер (Li, Be, C). Эксперименты будут проводиться на циклотронах ЛЯР ОИЯИ в Дубне, а также на ускорительных комплексах других научных центров – ГАНИЛ (Франция), Циклотронной лаборатории Яваскюльского университета (Финляндия), Циклотронной лаборатории Техасского университета (Колледж Стэйшен, США). Совместно с этими лабораториями будет проведен цикл исследований механизмов различных реакций с тяжелыми ионами, приводящих к образованию экзотических ядер на границах нуклонной стабильности.
Другой важной задачей этого проекта является выбор и использование высокоэффективных, чувствительных методик регистрации, идентификации и измерения свойств экзотических ядер и характеристик продуктов реакций с ними. Сечения процесса образования таких ядер чрезвычайно малы (сечения их образования могут составлять несколько нанобарн, 10-33 см2). С этой целью будут использоваться имеющиеся в группе спектрометры и детекторные системы. Предполагается их модернизация в рамках заявленного проекта. В экспериментах будут использоваться магнитный спектрометр (МСП-МАВР) на циклотроне У-400 ЛЯР ОИЯИ, фрагмент-сепаратор КОМБАС на промежуточных энергиях циклотрона У-400М ЛЯР ОИЯИ и различные детекторные системы, в том числе 4π-гамма спектрометр (установка МУЛЬТИ) и 4π-нейтронный детектор (установка ТЕТРА), которые будут адаптированы и модернизированы в процессе выполнения проекта. Таким образом, в ЛЯР с использованием перечисленных выше спектрометров будут получены экзотические супер-нейтроноизбыточные ядра (6,8Не, 9-13Li, 12-14Be и др.) и проведены исследования реакций их взаимодействия с другими ядрами. На одном из каналов циклотрона У-400 на основе магнитов снижения будет создана система монохроматизации пучков, которая позволит в сочетании с магнитным анализатором МСП-МАВР получать пучки с высоким энергетическим разрешением (не хуже 250 КэВ). Для этих исследований предполагается также использовать возможности получения относительно интенсивных пучков радиоактивных ядер на циклотронном комплексе (ДРИБс) ЛЯР ОИЯИ.
Таким образом, предполагаемая программа реализации проекта будет включать в себя:
- Создание новых и модернизация имеющихся в группе методик прецизионного измерения характеристик продуктов ядерных реакций (угловых распределений, энергетических спектров, импульсных распределений) на основе магнитного анализатора высокого разрешения (МАВР) и различных детекторов для регистрации гамма- квантов и нейтронов (установка МУЛЬТИ).
- Поиск оптимальных ядерных реакций синтеза супер-нейтроноизбыточных (экзотических) ядер на границе нуклонной стабильности с использованием первичных пучков ядер редких изотопов (36S, 48Ca, 56Fe, 70Zn).
- Получение пучков легких экзотических ядер (6,8Не, 9,11Li, 11,14Be и др.) с интенсивностью 10^3 – 10^6 с-1.
- Экспериментальные исследования особенностей взаимодействия экзотических ядер в широком диапазоне энергий от 5 до 50 МэВ/А (измерение с высоким разрешением полных сечений реакций, выделенных каналов реакций, угловых и импульсных распределений, функций возбуждения отдельных каналов реакций).
- Измерение новых возбужденных состояний в экзотических ядрах.
- Поиск кластерных состояний и новых видов распада (нейтронный, кластерный распад) легких экзотических ядер.
Заявленная в проекте задача является одной из самых актуальных проблем ядерной физики – исследование ядерной материи в экстремальном состоянии (в данном случае – экстремальном по изотопическому спину – соотношению числа нейтронов к протонам). Методы и возможности, которые будут использоваться в данном проекте позволят решить ее на самом высоком современном уровне.