ПОИСК КОРОТКОЖИВУЩИХ ИЗОМЕРОВ НА ПУЧКЕ КАСКАДНЫХ НЕЙТРОНОВ РАДЭКС ИЯИ РАН [Проект] Скоркин В.М. Во время этого доклада может возникнуть дискуссия с предложениями. - презентация

1 ПОИСК КОРОТКОЖИВУЩИХ ИЗОМЕРОВ НА ПУЧКЕ КАСКАДНЫХ НЕЙТРОНОВ РАДЭКС ИЯИ РАН [Проект] Скоркин В.М. Во время этого доклада может возникнуть дискуссия с предложениями конкретных действий. Используйте PowerPoint для записи предложений по ходу обсуждения: Во время демонстрации щелкните правой кнопкой мыши Выберите Записная книжка Выберите вкладку Действия Вводите замечания по мере поступления Нажмите кнопку ОК по завершении доклада В результате в конец презентации автоматически будет добавлен слайд Действия со списком внесенных предложений.

2 Поиск изомерных состояний радионуклидов с T 1/2 0.2 мкс – 1с Предлагается провести поиск возбуждения и распада изомеров в реакции перезарядки по регистрации заряженных частиц и -квантов на пучке нейтронов с T n >10 МэВ. Измерение предполагается провести во 2- ой экспериментальной зоне на 22 м пролётной базе горизонтального канала нейтронного время-пролётного спектрометра.

3 Возможное значение исследования Изомерные состояния важны для исследования эффектов нарушения P- инвариантности в ядерных переходах [1], происхождение элементов [2], для исследования кооперативного гамма- излучения [3], трансмутации ядер [4] и управления ядерным распадом [5]. В реакции с возбуждением изомеров может быть исследованы механизмы ядерных реакций и поверхностная кластеризация деформированных нестабильных ядер.

4 Каскадные нейтроны (T n >10 МэВ) из вольфрамовой мишени сквозной ловушки установки РАДЭКС E,MeV F,n/sec E E E E E E E E E E E E E E E+11 sum 1.65E+13 – Рис. 1. Спектр нейтронов из вольфрамовой мишени толщиной 7 см в направлении вперед, в телесный угол стерадиан. ш аг по энергии – 20 МэВ

5 В макс. энергетического спектра при T n МэВ вылетают вперёд 45% всех каскадных нейтронов. cos(tet) n/sec/ster 15.26E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+11 Рис. 2. Угловое распределение нейтронов при E+11 параметрах пучка протонов с T p =300 МэВ и I ср =100 мкА. шаг по косинусу угла – 0.05.

6 Экспериментальные условия Плотность потока каскадных нейтронов на образец можно оценить из углового распределения: Ф бн E+13 (1/2200) н/c/см 2 В качестве детекторов предлагается использовать пластмассовые сцинтилляторы или кремниевые – Е- детекторы (толщиной < 0.1мм) для выработки временного сигнала) и Е- детекторы для измерения энергии заряженных частиц. Гамма-кванты могут быть зарегистрированы NaI- детектором. Синхроимпульс с ускорителя запускает электронику для регистрации заряженной частицы (p, t, ) из реакции перезарядки ( и предполагаемое образование изомера) и с задержкой, равной длительности импульса протонов запускает электронику для регистрации заряженной частицы ( -, + ) или -кванта (от распада изомера) По спектру с ВЦП можно определить период полураспада изомера

7 Макет экспериментальной установки n Камера – детекторы p – детекторы Образец Если регистрировать электроны с энергией около 1 МэВ и протоны с Т p 5 МэВ, то толщина образца должна быть 0.1 мм (Энергия разрешённых - переходов с T 1/2 10 с в средних ядрах Е 2-3 МэВ ) Соответственно масса образца в виде пластины см 3 на канале 5 см составит m Sn 3 г. (для олова)

8 Схема образования из нуклида (A, Z) - активного изомера радионуклида (A, Z-1) m в реакции перезарядки (A, Z) + n (A, Z-1) m + p (A, Z-1) Изомер (A, Z-1) m может, испустив - квант перейти в основное состояние радионуклида (A, Z-1), а может, испытав - - распад превратиться в нуклид (A, Z) Сечение реакции перезарядки (n,p) при Т n 10 МэВ может быть 10 –100 мбн

9 Пример образования изомеров в реакция 122 Sn (n,p) 122m In 10.8 c 122m1 In c 122m2 In c 122 In Sn T 1/2 -

10 Оценка скорости счёта - распада изомера Число ядер 122 Sn в образце m Sn 3 г. равно N 122Sn = 3.5 1/ Скорость образования 122m In при (n,p)=10 мбн может составить N In = N 122Sn (n,p) Ф бн = c -1 При эффект. - детект. 5% между импульсами протонного пучка с f=1 Гц, I ср = 100мкА, =1 мкс, можно регистрировать 50 им. с -1 от – - распада изомера При токе I ср = 10мкА соответственно 5 с -1 Фон будет определяться случайными совпадениями от регистрации медленных нейтронов и составит c - 1

11 Оценка скорости счёта (p – )- событий при I ср = 10мкА При эффект. p - детект. 5% параметрах протонного пучка f=1 Гц, I ср = 10мкА, =0.2 мкс, можно регистрировать 0.3 им. с -1 от – - распада изомера в совпадении с регистрацией протона Фон при этом будет определяться случайными совпадениями от регистрации медленных нейтронов при четырёхкратном отборе событий с временным разрешением несколько нсек и составит c -1 При регистрации - квантов можно определить вероятность перехода изомера в основное состояние радионуклида

12 ЛИТЕРАТУРА 1. С.Д. Кургалин, И.С. Окунев, Т.В. Чувильская, Ю.М. Чувильский. Тезисы Докл. 53 Межд. Совещ. по ядер. спектр. и струк. ат. ядра. СПб с В.С. Ольховский. Изв.АН СССР, сер. физ. 54, 988 (1990). 3. Г.А. Скоробогатов, Б.Э. Дзевицкий, С.В. Ерёмин. Тезисы Докл. 53 Межд. Совещ. по ядер. спектр. и струк. ат. ядра. СПб с Бутцев В.С., Бутцева Г.Л., Зулькарнеев Р.Я., Патент на изобретение к , 20 июня 2001 г., Москва. С.К.Годовиков, С.М. Никитин. Изв. РАН, сер. физ. 67, 7 (2003).