Peculiarities of characteristics of heavy nuclei collision reactions in the Fermi energy region/Study of fission modes of pre-actinide and actinide nuclei formed in heavy-ion reactions

15.06.2023 – FLNR Scientific Seminar, 15-30, FlerovLab Conference Hall

1. BATCHULUUN Erdemchimeg, FLNR, JINR
(in connection with the election for the position of j.r.s.)

Peculiarities of characteristics of heavy nuclei collision reactions in the Fermi energy region.

A great number of isotopes far from the stability line are formed in heavy ion collision reactions at an incident ion energy near the Fermi energy (~37 MeV/nucleon). These proton- and neutron- excess isotopes may be used to obtain secondary beams to discover more exotic nuclei and to study nuclear reaction mechanism. Energy range near the Fermi energy is interesting because it is intermediate between the reactions at low energies where a well-studied deep inelastic transfers are playing an important role (dissipative process) and relativistic energies. For the latter a significant number of empirical well-describibg them models have been created. In the reactions at intermediate energies both dissipative effects and characteristics typical at high energies (direct processes) are present.

Experimental data obtained at COMBAS FLNR setup namely isotope and velocity distributions of fragments obtained in collisions of 18O, 22Ne and 40Ar beam ions of 35-40 MeV/nucleon energy with 9Be and 181Ta targets are presented in this report. Fragments flying in the direction of the beam (±2.5⸰) were registered in the experiment at various rigidity values in the interval of beam rigidity from 0.5 to 2.05. A combination of magnetic analysis, ΔE-E and TOF methods was used to identify isotopes. Proton- and neutron- excess isotopes not only of Z≤Zbeam elements were observed in the experiments but also nuclei produced in pickup reactions with Z≥Zbeam. The experimental data are compared with the avalable EPAX, Abrasion-Ablation, HIPSE, BNV empirical and microscopical models. The isotope yields were analyzed within Qgg systematics. The ratio of the direct and dissipative components of the reaction modes is determined for 18O + 9Be/181Ta reactions. It’s shown that peripherical reactions at 35-40 MeV/nucleon projectile energies can be used to obtain rare isotopes.

1. Батчулуун Э., ЛЯР
(в связи с выборами на должность м.н.с.)

Особенности характеристик реакций столкновения тяжелых ядер в области энергии Ферми.

В реакциях столкновений тяжелых ионов при энергии налетающего иона вблизи энергии Ферми (~37 МэВ на нуклон) образуется большое количество изотопов далеких от линии стабильности. Эти протоно- и нейтроноизбыточные изотопы могут быть использованы для получения вторичных пучков с целью обнаружения ещё более экзотических ядер и для изучения механизма ядерных реакций. Диапазон энергии вблизи энергии Ферми интересен тем, что он является промежуточным между реакциями при низких энергиях, в которых заметную роль играют хорошо изученные глубоко-неупругие передачи (диссипативный процесс), и релятивистскими энергиями. Для последних создано значительное число эмпирических, хорошо их описывающих, моделей. В реакциях при промежуточных энергиях налицо как проявление диссипативных эффектов, так и характеристик, свойственных высоким энергиям (прямым процессам).

В этом докладе представлены экспериментальные данные, полученные на установке КОМБАС ЛЯР, а именно, изотопные и скоростные распределения фрагментов, полученных в столкновениях ионов пучка 18O, 22Ne и 40Ar с энергией 35-40 МэВ на нуклон с мишенями 9Be и 181Ta. В эксперименте регистрировались фрагменты, летящие в направлении пучка (±2.5⸰) при разных значениях жесткости в интервале от 0.5 до 2.05 жесткости пучка. Для идентификации изотопов использовалась комбинация магнитного анализа, ΔE-E и TOF методов. В экспериментах наблюдались протоно- и нейтроноизбыточные изотопы не только элементов с Z≤Zпучка, но и ядра, полученные в реакциях подхвата с Z≥Zпучка. Проведено сравнение экспериментальных данных с имеющимися эмпирическими и микроскопическими моделями EPAX, Abrasion-Ablation, HIPSE, BNV. Проведен анализ выходов изотопов в рамках Qgg систематики. Для реакций 18O + 9Be/181Ta определенно соотношение прямой и диссипативной составляющих мод реакции. Показано, что периферические реакции при энергиях налетающей частицы в диапазоне 35-40 МэВ на нуклон могут быть использованы для получения редких изотопов.

2. ITKIS Yu.M., FLNR, JINR
(in connection with the election for the position of r.s.)

Study of fission modes of pre-actinide and actinide nuclei formed in heavy-ion reactions.

Interest in studying nuclear fission process has increased significantly lately. Recent experimental data have revealed that there is no complete clarity in understanding of this process both in the region of heavy and superheavy nuclei. In view of this a series of research to study multimodal fission of excited pre-actinide (Pt, Hg, Pb) and heavy actinide (Fm, Cf) nuclei formed in reactions with 16,18O, 36Ar и 40Ca ions at various excitation energies was carried out. The experiments were performed at FLNR U400 cyclotron. CORSET double-arm time-of-flight spectrometer was used to register binary reaction products. The obtained experimental data were processed and analyzed using a specially developed program. While studying the mass-energy distributions of fission fragments of 178Pt, 180,182,183,190Hg and 184,192,202Pb excited neutron-deficient nuclei it was found that Z≈36 and Z≈46 proton numbers significantly influence the formation of fission fragments. It was also shown that during 254,256Fm* and 248Cf* fission an increased yield of fragments in the region of 100 a.u.m. mass is connected with the influence of Z≈38 deformed proton shell.

2. Иткис Ю.М., ЛЯР
(в связи с выборами на должность н.с.)

Исследование мод деления доактинидных и актинидных ядер, образованных в реакциях с тяжелыми ионами.

В последнее время значительно возрос интерес к изучению процесса деления ядер. Недавние экспериментальные данные показали, что в понимании этого процесса нет полной ясности, как в области тяжелых, так и сверхтяжелых ядер. В связи с этим был проведен цикл исследований по изучению мультимодального деления возбужденных доактинидных (Pt, Hg, Pb) и тяжелых актинидных (Fm, Cf) ядер, образованных в реакциях с ионами 16,18O, 36Ar и 40Ca при различных энергиях возбуждения. Эксперименты были проведены на циклотроне У-400 ЛЯР. Для регистрации бинарных продуктов реакций был использован двухплечевой времяпролетный спектрометр CORSET. Обработка и анализ полученных экспериментальных данных проводились при помощи специально разработанной программы. При исследовании массово-энергетических распределений осколков деления возбужденных нейтронодефицитных ядер 178Pt, 180,182,183,190Hg и 184,192,202Pb было установлено, что протонные числа Z≈36 и Z≈46 оказывают существенное влияние на формирование фрагментов деления. Также было показано, что при делении 254,256Fm* и 248Cf* повышенный выход осколков в районе массы 100 а.е.м. связан с влиянием деформированной протонной оболочки Z≈38.