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        400AMeV 12C誘發(fā)乳膠核反應(yīng)α射彈碎片與靶核的關(guān)聯(lián)

        2022-10-14 08:15:08楊文錦段振興鄭素華
        關(guān)鍵詞:徑跡旁觀射彈

        楊文錦,王 鵬,段振興,鄭素華

        (太原工業(yè)學(xué)院 理學(xué)系,山西 太原 030008)

        0 引言

        大量的實(shí)驗(yàn)表明,原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在α集團(tuán).因此,在對中高能核—核碰撞碎裂研究中,需要考慮原子核內(nèi)部α集團(tuán)的存在對射彈碎裂影響.進(jìn)一步研究α射彈碎片的產(chǎn)生機(jī)制對認(rèn)識原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著重要的意義.本次實(shí)驗(yàn),我們共掃描碳核徑跡總長度為26 599 cm,發(fā)現(xiàn)彈性作用事例1 143個,非彈性事例6個,共1 149個作用事例.在非彈性作用事例中,去掉無法測量的事例,選取793個清晰、記錄完整的事例進(jìn)行分析,對其中的α射彈碎片與靶核碎片關(guān)聯(lián)進(jìn)行了研究.

        中高能核—核碰撞中,核乳膠探測器只對帶電粒子敏感,碰撞末態(tài)帶電粒子數(shù),稱為“帶電粒子多重?cái)?shù)”,用“n”表示.n的平均值稱為“平均多重?cái)?shù)”,用“” 表示[1-2].

        碰撞末態(tài)粒子α的多重?cái)?shù)用nα表示.碰撞末態(tài)灰徑跡粒子多重?cái)?shù)用ng表示,主要來源于碰撞初期靶核內(nèi)的反沖質(zhì)子,對應(yīng)動能為26 MeV≤EK<375 MeV,另外還有少量的K介子、π介子、氘核、氚核和氦核.碰撞末態(tài)黑徑跡粒子多重?cái)?shù)用nb表示,主要來源于碰撞后期受激靶核的蒸發(fā)碎片,主要是動能為EK<26 MeV的質(zhì)子.重電離粒子多重?cái)?shù)nh為nh=ng+nb[1-3].

        原子核乳膠主要成分[2-3]為H、C、N、O、AgBr,約占99%.根據(jù)核乳膠的組成把核作用分為三大類:1.射彈與重靶AgBr的作用.2.射彈與輕靶C、N、O的作用.3.射彈與H靶作用[2-3].

        1 α射彈碎片出射幾率與靶核的關(guān)聯(lián)

        圖1給出400AMeV12C誘發(fā)乳膠核反應(yīng),與氫靶(H)、輕靶(C、N、O)及重靶(AgBr)反應(yīng),不同α射彈碎片產(chǎn)生道下多重?cái)?shù)所占的比例.由圖看出,在誤差范圍內(nèi),產(chǎn)生一個α射彈碎片的事例中,與CNO、AgBr靶作用的比例明顯比與H靶作用的比例高;12C與H靶作用處于不同產(chǎn)生道的幾率大致相同,與CNO、AgBr靶作用的比例則隨nα增大而減小.α射彈碎片是邊緣碰撞射彈旁觀體發(fā)射的產(chǎn)物[3],當(dāng)發(fā)生遠(yuǎn)邊緣碰撞時(shí)產(chǎn)生的是小α粒子多重?cái)?shù)事件,當(dāng)發(fā)生近邊緣碰撞時(shí)產(chǎn)生的是大α粒子多重?cái)?shù)事件.對于nα=1事例,輕靶和重靶半徑較大,12C與之發(fā)生邊緣碰撞的幾率要比與H靶作用幾率大,則輕靶和重靶發(fā)生邊緣碰撞發(fā)射少量α碎片的幾率也大.而對于nα=2,3的事例,由于碳核半徑遠(yuǎn)大于H靶,發(fā)生邊緣碰撞產(chǎn)生的射彈旁觀體要比與C、N、O、AgBr靶產(chǎn)生的射彈旁觀體大得多,因此更容易發(fā)生高多重?cái)?shù)的事例.

        圖1 12C與不同靶產(chǎn)生α射彈碎片所占的比例

        由此我們可以看出,α射彈碎片的產(chǎn)生,與靶核的半徑大小有關(guān),還和射彈與靶核碰撞時(shí)的中心相對橫向距離有關(guān).[4-6]

        2 α射彈碎片與靶核碎片的關(guān)聯(lián)

        圖2分別給出本實(shí)驗(yàn)中灰徑跡粒子平均多重?cái)?shù)〈ng〉、黑徑跡粒子平均多重?cái)?shù)〈nb〉、重電離粒子平均多重?cái)?shù)隨nα的變化的關(guān)系.

        圖2 靶核碎片平均多重?cái)?shù)〈nb〉、〈ng〉、〈nh〉隨nα變化關(guān)系圖

        由圖2可見,〈nb〉、〈ng〉、〈nh〉都隨nα的增加而減小.原子核乳膠中CNO、AgBr靶占了絕大多數(shù)[1],即射彈半徑絕大多數(shù)情況下小于等于靶核半徑[5-6].當(dāng)發(fā)生中心碰撞時(shí)射彈全部與靶核碰撞,射彈旁觀體大小為零.而α射彈碎片是由射彈旁觀體發(fā)射的,這時(shí)就不會有射彈碎片產(chǎn)生.當(dāng)碰撞參數(shù)b增大時(shí),射彈的旁觀體部分也增大,產(chǎn)生α射彈碎片的概率也增加.此時(shí)反應(yīng)體部分減小,靶核受激發(fā)程度減弱,因此靶核碎片多重?cái)?shù)也減小了.所以nα越大,說明作用事例的旁觀體越大,射彈與靶核反應(yīng)體越小,靶核的激發(fā)程度越弱,產(chǎn)生的靶核碎片的多重?cái)?shù)也越小.

        3 結(jié)論

        α射彈碎片多重?cái)?shù),與靶核的半徑大小有關(guān),還和射彈與靶核碰撞時(shí)的中心相對橫向距離(碰撞參數(shù)b)有關(guān).當(dāng)碰撞參數(shù)b增大時(shí),產(chǎn)生α射彈碎片的概率也增加.靶核半徑越小時(shí),越容易發(fā)生α碎片高多重?cái)?shù)的事例.可以推測,射彈半徑越小時(shí),也越容易發(fā)生α碎片高多重?cái)?shù)事例,還有待進(jìn)一步研究.還說明α射彈碎片多重?cái)?shù)與靶核碎片的多重?cái)?shù)存在相反的依賴關(guān)系,α射彈碎片多重?cái)?shù)越大,作用事例的旁觀體越大,射彈與靶核反應(yīng)體越小,靶核的激發(fā)程度越弱,靶核碎片的多重?cái)?shù)產(chǎn)生的也越小.

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