Основные результаты предыдущего эксперимента на DRIBs 2006 1. Функции возбуждения для реакций 206 Рb( 6 Не,2n) 210 Po 197 Au( 6 Не,2-7n) 201-196 Tl 2. - презентация

1

2 Основные результаты предыдущего эксперимента на DRIBs Функции возбуждения для реакций 206 Рb( 6 Не,2n) 210 Po 197 Au( 6 Не,2-7n) Tl 2. Функции возбуждения для реакций передачи 197 Au ( 1n); 3. Изомерные отношения для пар ядер 196,198 Tl и 196,198 Au. Первоначальная энергия 6 Не 62 МэВ уменьшалась до подбарьерных значений (B c = 20 МэВ) с помощью поглотителей. В результате dE max = 2.5 МэВ

3 Sub-barrier Fusion : 6 He+ 206 Pb, 197 Au 206 Pb( 6 He,2n) 210 Po 197 Au( 6 He,2n) 201 Tl Yu.E. Penionzhkevich et al., Eur. Phys. J., v. A31, p. 185 Желательно уменьшить разброс по Е lab

4 Neutron transfer for 4,6 He 6 He+ 197 Au-> 198 Au(Q=+4.6MeV) 6 He+ 197 Au-> 196 Au(Q=-8.5MeV) For the core interaction: 4 He+ 197 Au-> 198 Au(Q=-14.6MeV) 4 He+ 197 Au-> 196 Au(Q=-8.9MeV) enhanced neutron transfer appears to drive an enhancement in the fusion yield

5 MOMENTUM DISTRIBUTION OF 4 He PRODUCED IN THE 6 He Au REACTION

6

7 nn α pn α t α

8 206 Pb( 6 He,2n) 210 Po

9 Что сделано I. a) 6 Li (60 МэВ) калибровка, диагностика пучка. Тестовые реакции: передачи и слияние: 6 Li Bi 215-xn Rn (x=3-5) 6 Li Pt 204-4n Tl 6 Li Bi 208,210 Po 6 Li+ Pt 196+1n Pt 6 Li+ Pt 199 Au Измерение нейтронного фона. II. Получения пучка 6 Не в подбарьерной области энергий (8-23 МэВ) с меньшим энергетическим разбросом (dE ~ МэВ). Ш. Эксперименты с пучком 6 Не: реакция слияния: 206 Pb( 6 He,2n) 210 Po 209 Bi( 6 He,xn) 215-xn At реакции передачи: Pt + 6 Hе 209 Bi + 6 He

10 Два способа получения пучка 6 Не в подбарьерной области энергий с меньшим разбросом Внутренний пучок при малых радиусах Использование МСР-144 как сепаратора-монохроматора Получение пучка 6 Не в подбарьерной области энергий с меньшим энергетическим разбросом

11 Пучок внутри У400 Пробник очистки пучка 0.4м m dE~0.2MeV Ø target ~6 8mm

12 Головка пробника очистки пучка (вид сверху) 6 Li 1+ ( 12 C 2+ ) ППД коллиматор рассеивающая Au - фольга Al – фольга полного поглощения 12 С мишени Телесный угол мониторного детектора: Ω 2 мср. При интенсивности 6 Li ~10 8 c -1 и толщине рассеивающей Au-фольги 13.5 мкм счет мониторного детектора – ~100 с -1

13

14 SETUP FOR MEASUREMENTS with MSP-144 Excitation functions at E < 25 MeV MSP-144 (focal plane) E = 200 keV/target Ø~20 mm at focal plane; at E = MeV Degrader

15 Энергетический стреглинг пучка 6 He в различных поглотителях (эксперимент и расчет по программе SRIM-2006)

16 212 Po 6 He+ 206 Pb 212 Po 45s E a =11.6MeV 211 Po 25s E a =8.8MeV 210 Po 123d E a =5.3MeV 209 Po 102 a E a =4.88MeV 3n 2n 1n 0n

17 SETUP FOR EXCITATION FUNCTIONS MEASUREMENTS WITH MSP-144 Degrader 6 He-beam Targets For E < 25 MeV MSP-144 (focal plane) Deep sub-barrier fusion of 6 He with 206 Pb Ec.m. = 15 MeV ! 6 He+ 206 Pb 210 Po + 2n 4 He+ 208 Pb ΔE>±2MeV Experimental results (2006) March 2008 experiments dE/dx~40keV/mm L target ~20mm ΔE~±0.4MeV

18 206 Pb( 6 He,2n) 210 Po 5.3MeV

19 Sub-barrier Fusion : 6 He+ 206 Pb 206 Pb( 6 He,2n) 212 Po March

20 212 Po 45s E a =11.6MeV 204 Pb+ 8 He 206 Pb+ 6 He 208 Pb+ 4 He Dubna GANIL Jyvaskyla 211 Po 25s E a =8.8MeV 210 Po 123d E a =5.3MeV 209 Po 102 a E a =4.88MeV 3n 2n 1n 0n Dubna

21

22

23

24

25

26

27

28

29 fusion

30

31 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Разработан метод получения монохроматичных пучков с использованием магнитного спектрометра МСП-144 м внутреннего пробника циклотрона У-400 Измерены функции возбуждения для реакций полного слияния 206 Pb( 6 He, 2n) 210 Po, 208 Pb ( 4 He, 2n) 210 Po, 198 Pt ( 6 Li, 4n) 200 Tl, 209 Bi ( 6 Li, xn) 215-x Rn и реакций передачи дейтрона 198 Pt ( 6 Li, n) 199 Au, 209 Bi ( 6 Li, 3n) 208 Po в широком диапазоне энергий ( 0,5 Е см 2,0 ) с энергетическим разрешением не хуже 500 Кэв. Показано усиление сечения реакций слияния с ядрами 6 Не по сравнению с 4 Не и 6 Li в подбарьерной области энергий. Функции возбуждения для реакций передачи кластеров ( нейтроны в 6 Не, d- в 6 Li ) имеют максимум в районе кулоновского барьера и заметное сечение в глубокоподбарьерной области энергий.

32 ПРЕДЛОЖЕНИЯ НА СЛЕДУЮЩИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ Измерение функций возбуждения для реакций слияния и передачи в глубокоподбарьерной области энергий на пучках 6,7 Li с 208 Pb и 209 Bi Измерение функций возбуждения для реакций слияния и передачи на пучке 6 He c 45 Sc и 112,124 Sn Подготовка и испытание методики on-line - спектрометрии с использованием системы прерывания пучка Измерение полного сечения реакции по -излучению с использованием больших CsI-детекторов.

33 R.A. Astabatyan, N.A. Demekhina, Z.Dlouhy, G.G. Gulbekian, M.P.Ivanov, R. Kalpakchieva, A.A. Kulko, S.M.Lukyanov, E.R. Markaryan, V.A. Maslov, Yu.E. Penionzhkevich, R.V. Revenko, N.K. Skobelev, V.I.Smirnov, Yu.G. Sobolev, D.A.Testov, T.V.Shishkina. Участники экспериментов:

34 Расчетные значения энергии пучка 6 Li 1+ и 12 C 2+ на внутренних орбитах У-400 Предлагается установить пробник очистки пучка с мишенями на радиусе 1.1 м, соответствующему энергии: 6 Li 1+ Е=40.6 МэВ 12 C 2+ Е=80.7 МэВ

35 Кассета внутреннего пробника Рассеивающая фольга Мишени Коллектор тока Полупроводниковый детектор Пучок 2 см

36

37

38 Эксперимент на У200, Е( 4 Не)= 35 МэВ Реакции передачи Распад составного ядра 201 Та с испусканием х-нейтронов (х=0-3) target+1n target-1n target+1n

39

40

41

42 CONCLUSIONS concerning fusion and transfer-reaction excitation functions The excitation functions obtained for complete fusion induced by 6 He and 6 Li beams provide evidence for the sub-barrier character of fusion reactions with these nuclei. Strong enhancement of cross section is observed at energies below the Coulomb barrier for the fusion reactions 206 Pb, 197 Au + 6 He, which is in agreement with the predictions of the sequential fusion model. (Zagrebaev, Phys. Rev. C67,2003) Also for sub-Coulomb barrier energies (E cm -B c 10 MeV), the exit channels involving the transfer of clusters (two neutrons in the case of 6 He and deuterons in the case of 6 Li) are characterized by increase of cross section.

43

44

45 Rn h At h Po s 7.5MeV 4n Rn h 6.0MeV Rn m 6.3MeV At h Po d 5.3MeV 5n3n 6 Li+ 209 Bi 215 Rn M. Dasgupta et al. PHYSICAL REVIEW C 70, (2004) 4%

46 Сечения образования основного и изомерного состояний 196,198 Au в реакции 197 Au+ 6 He и их изомерное отношение

47 6 He( 206 Pb, 210 Po)2n background T=100 h

48 J.J.Kolata et al. Phys.Rev. C81 (1998) p.4580 W.Loveland et al C74, (2006)

49

50 Возможность радиохимического выделения фракций Po 206 Pb(41 ) 206 Pb(52 ) 6 He(12MeV) 6 He(14MeV) (E lab =13 1МэВ)

51 The possibility of neutron transfer with positive Q values could increase the barrier penetrability. M.Trotta et al. PRC65,011601R(2002 ) (48Ca+48Ca) (40Ca+48Ca)

52 212 Po 8,4 He+ 204,208 Pb 6 He+ 206 Pb 212 Po 45s E a =11.6MeV 211 Po 25s E a =8.8MeV 210 Po 123d E a =5.3MeV 209 Po 102 a E a =4.88MeV 3n 2n 1n 0n

53 Сравнение сечений образования основного (2 - ) и изомерного (12 - ) состояний ядер 198 Au в реакциях, вызванных 6 He и дейтронами [1] Long X et al 1985 Report No. 001 Inst. of Nucl. Sci. and Technol. [2] Casella V R 1975 Report UC-34 c (LA-5830-T) [3] Jahn P, Probst H-J et al 1973 Nucl. Phys. A

54 6 He Pb внутренний пробник I ( 6 He) ~1*10 7 pps ~ 60 mb d( 206 Pb)~700 g/cm 2 N ( 210 Po/day)= 10 7 *2*10 18 *60* *3600*24~10 5 atoms/d Можно наблюдать 200 -распадов (off-line) в сутки при =60 мб 3-4 -распада (off-line) при =1 мб

55 Сечения образования основного и изомерного состояний 198 Tl в реакции 197 Au( 6 He,5n) и их изомерное отношение Статистическая модель (Колесников Н.Н.): σ 0 = 5.3, а=20 МэВ -1 σ 0 = 5.0, а=20 МэВ -1 EMPIRE – II (Чувильская Т.В.): 6 He 4 He Au(α,3n) [Nucl. Phys. A, V.142, P.545 (1970)]

56 Ю.Ц.Оганесян. Кандидатская диссертация, 1962г.

57 Sc 10 мкм 197 Au 197 Au Au 5мкм Al 10 мкм Au 4 мкм Е = 27 МэВ R0.9 м Au 5мкм 23.1 ± 0.18 Al 5 мкм 21 ± ± ± 0.36 Au 5 мкм Al 5 мкм Au 5 мкм Al 5 мкм Au 5 мкм Al 5 мкм 15.3 ± ± 0.47 Au 4 мкм 11.2 ± 0.53 Вх. фольга Е = 22 МэВ R0.81 м Au 5 мкм 17.6 ± 0.18 Al 5 мкм Au 5 мкм Al 20 мкм 15.5 ± ± ± 0.5 Au 4 мкм Al 15 мкм Au 4 мкм Al 15 мкм Au 4 мкм Вх. фольга 9.2 ± 0.63 Au 4 мкм 11.9 ± 0.24 Au 4 мкм 8.7 ± ± 0.59 Au 4 мкм Вх. фольга Е = 17 МэВ R0.71 м I II I I Al 5 мкм Au 4 мкм 6.7 ± ± ± 0.51 Предполагаемое количество зарегистрированных гамма- квантов после 2 суток облучения и 3-х часов измерений (учтены интенсивности и эффективности регистрации характеристических гамма-квантов соответствующих изотопов): 201 Tl (Т 1/2 = 72.1 ч) – 140; 198 Au (Т 1/2 = 2.7 д) – 680; 196 Au (Т 1/2 = 6.2 д) – ± 0.6 Sc 10 мкм 5.4 ± 0.8 Sc 10 мкм 3.5 ± Tl

58 I MeV II MeV MSP выбор: E = 0.25 MeV на 1 -ые мишени

59 6 He Au внутренний пробник I ( 6 He) ~1*10 7 pps ~ 1 mb d( 197 Au)~10 mg/cm 2 N ( 201 Tl/day)= 10 7 *3*10 19 *1* *3600*24~2.6*10 5 atoms/d Можно наблюдать: распадов 201 Tl (off-line) в сутки при =20 мб распадов 198 Au (off-line) в сутки при =1 мб распадов 196 Au (off-line) в сутки при =1 мб

60 Сравнение МСП-144 с внутренним пробником Прецезионное измерение энергии и интенсивности Е lab и N flux dE не зависит от энергетического разброса пучка из ускорителя Меньший энергетический разброс dE E lab dE в раза Площадь мишени больше в 4 раза Недостаток - потери интенсивности ~10 раз

61 I. 6 Li (60 МэВ) калибровка, диагностика пучка Тестовые реакции: передачи и слияние: 6 Li Bi 6 Li Pt II. 6 He (8-23МэВ) с dE 0.6 МэВ: Реакция слияния: 206 Pb( 6 He,2n) 210 Po Реакции слияния и передачи: 197 Au + 6 Не 196 Pt + 6 Hе 112 Sn + 6 Не 45 Sc + 6 He 4 сут. (ноябрь 2007) 20 сут. (март 2008) Внутренний пробник + МСП

62 Время необходимое на облучение Pb – мишеней - 8 суток Интенсивность пучка – 10 7 частиц/сек; Толщина мишени: 700 мкг/см 2 Предполагается накопить 10 5 атомов в сутки при сечении 60 мбн. Предполагаемый интервал измерения сечения мбн. Время необходимое на облучение Au – мишеней - 6 суток Интенсивность пучка – 10 7 частиц/сек; Сечение – 1 мбн; Толщина мишени: 4 мкм (7.7 мг/см 2 )

63