Measurement of neutron correlations in resonance processes

24.11.2025 – FLNR Scientific Seminar, 11-00, FlerovLab Conference Hall

A.A.Bezbakh, FLNR JINR

(Based on Candidate thesis)

Measurement of neutron correlations in resonance processes.

Studying nuclear matter near and beyond the nucleon stability boundary is one of the most dynamically developing directions of the modern nuclear physics. Special interest to this area is connected with the unique properties of the exotic nuclei strongly different from stable isotopes as numerous experimental research mainly performed with radioactive ion beams evidence. It should be noted that for a number of reasons most experiments are based on the detection of charged particles however detection of neutrons – the products of nuclear interactions – may be an important and often a unique source of information, especially in the study of neutron-rich exotic nuclei.

Development of neutron spectroscopy methods largely determines progress in such research. A neutron spectrometer based on stilbene crystals was created at FLNR (JINR). This work is based on two experiments performed using U-400M cyclotron (FLNR) and DC-60 cyclotron (Astana, Kazakhstan) beams united by the fact that neutron registration played a decisive role in obtaining the results.

An experiment to study 6He(d,p)7He reaction was performed at ACCULINNA-2 separator using the secondary 6He beam with an energy of 29 MeV/nucleon. Detecting neutrons from of 7He decay made it possible to obtain record energy resolution for its ground state. A new approach based on the dispersion theory of nuclear reaction was proposed for the excitation spectrum analysis. The observed asymmetry in the angular distribution of decay products was explained by the assumed presence of previously unobserved positive-parity state.

Experiments to measure the elastic scattering excitation function in the resonance area using the thick target inverse kinematic (TTIK) method were successfully performed at DC-60 cyclotron. As part of the development of this method we proposed a new approach to measuring the excitation functions of neutron-emitting reactions. An experiment measuring the excitation function of 13C(α,n) reaction with a beam energy of 2 MeV/nucleon demonstrated the efficiency of the method. The proposed method can be applied to a wide class of reactions with redioactive nuclear beams in the resonance area.

Безбах Андрей Анатольевич, ЛЯР ОИЯИ

(по материалам кандидатской диссертации)

Измерения нейтронных корреляций в резонансных процессах.

Изучение ядерной материи вблизи и за пределами границы нуклонной стабильности является одним из наиболее динамично развивающихся направлений современной ядерной физики. Особый интерес к данной области связан с уникальными свойствами экзотических ядер, резко отличающихся от стабильных изотопов, о чём свидетельствуют многочисленные экспериментальные исследования, в основном, выполненные на пучках радиоактивных ядер. Следует отметить, что по ряду причин большинство экспериментов основано на регистрации заряженных частиц, однако регистрация нейтронов — продуктов ядерных взаимодействий — может служить важным, а зачастую уникальным источником информации, особенно при исследовании нейтронно-избыточных экзотических ядер.

Развитие методов нейтронной спектрометрии в значительной степени определяет прогресс в таких исследованиях. В ЛЯР (ОИЯИ) был создан нейтронный спектрометр на основе кристаллов стильбена. Основой настоящей работы послужили два эксперимента, выполненные на пучках циклотрона У-400М (ЛЯР) и циклотрона DC-60 (Астана, Казахстан), объёдиненные тем, что решающую роль в получении результатов послужила регистрация нейтронов.

Эксперимент по изучению реакции 6He(d,p)7He был выполнен на сепараторе ACCULINNA-2 с использованием вторичного пучка 6He с энергией 29 МэВ/нуклон. Регистрация нейтронов из распада 7He позволила получить рекордное энергетическое разрешение для его основного состояния. Для анализа спектра возбуждения был предложен новый подход, основанный на дисперсионной теории ядерных реакций. Наблюдаемая асимметрия углового распределения продуктов распада была объяснена предположением о наличии ранее ненаблюдавшегося состояния с положительной чётностью.

На циклотроне DC-60 были успешно проведены эксперименты по измерению функции возбуждения упругого рассеяния в резонансной области методом толстой мишени в инверсной кинематике (ТМИК). В рамках развития этого метода нами был предложен новый подход к измерению функций возбуждения реакций с вылетом нейтрона. Эффективность метода продемонстрирована в эксперименте по измерению функции возбуждения реакции 13C(α,n) при энергии пучка 2 МэВ/нуклон. Предложенный метод может быть применён к широкому классу реакций в резонансной области на пучках радиоактивных ядер.