Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Проведены измерения полных сечений реакций взаимодействия 6,8He, 9,11Li с ядрами Si с использованием трансмиссионного метода (полупроводниковые и сцинтилляционные детекторы, входящие в установку МУЛЬТИ). Были проведены расчеты по определению эффективности регистрации продуктов ядерных реакций (нейтронов и гамма-квантов) с помощью программного комплекса GEANT4. Калибровка установки МУЛЬТИ показала высокую эффективность регистрации продуктов ядерных реакций, совпадающую с расчетной (около 60%). Для вторичного пучка ядер 9Li была измерена функция возбуждения реакции взаимодействия 9Li с ядрами Si в широком диапазоне энергий (5 - 40 А МэВ) с использованием разработанного в группе оригинального трансмиссионного метода, основанного на регистрации энергетических потерь в материале (dE) Si – детектора, выполняющего роль мишени. n- и γ- излучение регистрировалось 4pi-сцинтилляционным спектрометром и являлось тригером при регистрации факта произошедшей реакции. В реакции 9Li + Si обнаружено локальное повышение величины полного сечения в интервале энергий 10 - 30 АМэВ. В реакции 6He + Si также наблюдалось увеличение сечения в области энергий 10 - 20 АМэВ. Был проведен теоретический анализ на основе численного решения нестационарного уравнения Шредингера для внешних нейтронов ядер-снарядов. Предложенная в работе нестационарная модель показывает, что перераспределение внешних слабосвязанных нейтронов ядер 6He и 9Li в процессе столкновения изменяет реальную и мнимую части потенциала взаимодействия, что может являться причиной локального повышения полного сечения реакции. Это повышение наиболее заметно в области энергий, при которых относительная скорость ядер близка по величине к средней скорости внешних нейтронов в исследуемых легких слабосвязанных ядрах. Таким образом, структурные особенности легких слабосвязанных ядер оказывают непосредственное влияние на энергетическую зависимость полного сечения, и это влияние наиболее существенно при относительных скоростях, сравнимых со средней скоростью внешних нейтронов в ядрах 6Не и 9Li. Этот новый обнаруженный эффект требует дальнейшего изучения, как теоретического, так и экспериментального. В частности, было бы интересно исследовать другие комбинации снарядов и мишеней, например, использовать 12С или 27Al в качестве мишени, что позволит подтвердить или опровергнуть предположение о том, что обнаруженный эффект связан именно со структурой легкого ядра-снаряда. Эти исследования предполагается продолжить в течение 2018 года. Эксперименты по определению вероятности нейтронного распада проводились с использованием разработанного и изготовленного участниками проекта уникального детектора нейтронов на основе 3Не – счетчиков. С его помощью были определены с высокой точностью вероятности нейтронного распада ядер у границы нейтронной стабильности в районе нейтронной оболочки с N=50 (82,83,84Ga (N=51,52,53). Для ядер 82,83,84Ga впервые обнаружены гамов-теллеровские резонансы и получены новые свидетельства проявления β-задержанных вероятностей нейтронного излучения. Подобный результат существования т.н. пигми-резонанса Гамова-Теллера был впервые обнаружен при Z = 36 и проявлялся в ядрах до 79Ni. Было показано, что в области энергий возбуждения ниже гигантского гамов-теллеровского резонанса расположены так называемые пигми-резонансы. Проведенный теоретический анализ показал, что пигми-резонансы являются коллективными зарядово-обменными возбуждениями и хорошо описываются как в самосогласованном микроскопическом подходе, так и в приближенном методе, использующем квазиклассические идеи. Ранее анализировалось проявление пигми-резонансов в силовых функциях бета-распада, где эти резонансы рассматривались как изобарические коллективные состояния. Полученный результат важен для описания структуры ядер у границ нейтронной стабильности, а также для астрофизики при решении проблемы нуклеосинтеза во Вселенной. Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Страсбургского университета (Франция), Института ядерной физики (Орсе, Франция), Манчестерского университета (Англия), и ЦЕРНа. В совместных экспериментах с физиками в Техасе проведены пробные эксперименты по получению радиоактивного пучка 8B и изучению упругого рассеяния 8B на 208Pb. На циклотроне Явяскюльского университета в мае 2017 г. проведены эксперименты по измерению влияния кластеров и гало-структур возбужденных состояний на сечения реакций передачи. На ускорительном комплексе радиоактивных пучков DRIBs в ЛЯР ОИЯИ были получены вторичные пучки 6Не и измерены сечения взаимодействия ядер 6Не в реакциях (6He + 45 Sc). Анализ полученных данных в рамках решения нестационарного уравнения Шредингера (TDSE) показал хорошее согласие расчетов с экспериментальными данными. Был сделан вывод о влиянии внешних нейтронов в 6Не на вероятность протекания реакции. Впервые в реакции 6He+197Au было обнаружено значительное увеличение сечения передачи нейтронов в глубокоподбарьерной области энергий. В 2017 г. в международных конференциях приняли участие 8 человек, в частности: “Ядро 2017’, г. Алма-Ата, Казахстан - 4 человека, “Ядерные реакции со стабильными и радиоактивными пучками”, г. Варна, Болгария – 3 человека, “Ядерная астрофизика”, г. Катанья, Италия – 1 человек. Ссылка на установку МУЛЬТИ: http://flerovlab.jinr.ru/flnr/multi.html

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Экзотические состояния ядерной материи, т.е. ядер, находящихся в экстремальных состояниях- с высоким спином, большой деформацией, высокой плотностью и температурой, ядра, обогащенные нейтронами или протонами на границе нуклонной стабильности , играют важную роль в исследованиях фундаментальных свойств ядер, приближающих нас к получению уравнения состояния ядерной материи. Это несомненно имеет большое значение при экстраполяции характеристик микромира в макромир, представляющий нашу Вселенную. Синтез и изучение нейтроноизбыточных изотопов имеют две основные цели: установление местоположения границ нейтронной стабильности и получение информации о свойствах экзотических ядер вблизи этих границ. С развитием ускорительной техники стало возможным получать ускоренные пучки вторичных радиоактивных ядер. В связи с этим открылись новые широкие возможности для изучения, как структуры самих легких экзотических ядер, так и особенности ядерных реакций под действием этих ядер. Чрезвычайно важным является получение новой информации о ядрах, находящихся вблизи границы нуклонной стабильности, так как для свойств таких ядер можно ожидать (и уже экспериментально наблюдаются) существенные отклонения от общеизвестных закономерностей. Здесь удобными объектами для исследования служат ядра в области малых Z. Однако, принципиальным является вопрос о том, насколько общими могут быть выводы, сделанные для столь небольшого количества ядер. Ответ на этот вопрос также может дать только эксперимент. Синтезу и исследованию необычных свойств ядер на краю нейтронной устойчивости (супернейтроноизбыточных ядер) посвящены исследования, выполняемые в рамках проекта РНФ 17-12-01170. Задача получения и исследования таких экзотических ядер состоит из трех проблем. Первая - нахождение оптимальных ядерных реакций наиболее эффективных для синтеза супер нейтронно-избыточных ядер. Второе - выбор и создание современной высокочувствительной методики для регистрации и исследования свойств таких ядер, образующихся с малой вероятностью и третье - проведение собственно экспериментальных исследований с экзотическими ядрами с использованием разнообразных чувствительных детекторных систем. Выбор этих систем определяется задачей исследований - регистрация самих ядер или ядерных систем, регистрацией излучений при их распаде (нейтроны, гамма-кванты, кластеры и др.) и продуктов взаимодействия таких ядер с ядерной материей. В рамках выполнения настоящего проекта были исследованы на ускорителях тяжелых ионов при разных энергиях (это определяло каналы ядерных процессов от реакций передачи нуклонов до фрагментации) различные механизмы реакций, приводящие к ядрам переобогащенным нейтронами. В этих экспериментах, проводимых нами в ЛЯР ОИЯИ в коллаборации с национальным центром ГАНИЛ (Франция) были измерены сечения и другие характеристики продуктов различных реакций под передними углами. Т.е. по направлению первичного пучка, интенсивность которого составляла 10^12 частиц в секунду. На этом фоне необходимо было четко выделить продукты реакции с интенсивностью несколько ядер в секунду. Разделение продуктов реакций и ядер первичного пучка производилось с помощью магнитных спектрометров-сепараторов, созданные специально для подобных экспериментов (МАВР и ЛИЗ ). Были определены оптимальные реакции, позволяющие получать новые ядра с максимальным числом нейтронов. Интересный результат был получен для реакции взаимодействия ядер 18O с энергией 8,5 МэВ/А, с мишенью 238U. В этой реакции было обнаружено значительное увеличение сечения для получения экзотических ядер в результате передачи большого количества нейтронов от ядра мишени ядру бомбардирующей частицы [I.Stefan et all. Neutron-rich nuclei produced at zero degrees in damped collisions induced by a beam of 18O on a 238U target. Physics Letters B 779 (2018) 456–459]. Сравнение экспериментальных результатов с расчетами, основанными на разработанных в рамках данного проекта модели, учитывающей механизм такой глубоконеупругой передачи, показало возможность такой реакции передачи для получения экзотических ядер с максимальным сечением. Полученый результат оказался важным в связи с созданием нового поколения магнитных спектрометров нулевого угла (МАВР в Дубне и S3 в GANIL) [В.А. Зернышкин и др. Траектории движения заряженных частиц в магнитном анализаторе высокого разрешения (МАВР). Письма ЭЧАЯ, т.15, вып.5, 2018. ]. И наконец, с использованием наших результатов были получены относительно интенсивные вторичные пучки радиоактивных ядер от 6,8Не до 9,11Li. С помощью этих пучков удалось провести прецизионные, высокочувствительные эксперименты по исследованию их взаимодействия с другими ядрами. Ядра, полученные в виде пучков являются по своей структуре экзотическими (6,8Не состоят из альфа частичного кора и “гало” из 2 и 4 нейтронов соответственно, 9,11Li тоже можно представить в виде альфа частичного кора и “гало” из дейтронных и нейтронных кластеров). Такая структура этих ядер определяет особенности механизма их взаимодействия с другими ядрами. В рамках настоящего проекта были измерены энергетические зависимости полных сечений реакций взаимодействия ядер 6,8Не до 6,9,11Li с ядрами в широком диапазоне энергий бомбардирующих части – от подбарьерных до 50 МэВ/нуклон (около 0,5 Гигоэлектронвольт) [A M Kabyshev1 et all., Some peculiarities of interactions of weakly bound lithium nuclei at near-barrier energies. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 45 (2018) 025103 (16pp), M A Naumenko, Yu E Penionzhkevich et all., Journal of Physics: Conf. Series 1023 (2018) 012018 ]. В экспериментах были получены интересные результаты, свидетельствующие о значительной величине вероятности реакций с этими ядрами (сечении реакций) при энергиях ниже кулоновского барьера, где реакции в принципе не должны протекать. Также было показано, что при энергиях около 20-30 МэВ/нуклон в энергетических зависимостях сечений взаимодействия экзотических ядер наблюдается некий максимум, существенно превышающий традиционную плавную зависимость, описываемую обычными формулами для стандартных связанных ядер. На основе большого набора данных был проведен сравнительный анализ основных сечений экспериментального взаимодействия (угловые распределения дифференциальных сечений и полных сечений реакций) для слабосвязанных ядер гелия и лития (6,8Не, 6,9.11Li) с помощью решения нестационарного уравнения Шредингера в сочетании с расчетами по статистической модели. Экспериментальные особенности в околобарьерных и высоких энергиях энергетических зависимостях сечений образования нейтроноизбыточных изотопов объяснены различным характером эволюции плотности вероятности нейтронов ядер-снарядов в ходе их столкновения. Проще говоря, было показано влияние нейтронов и нейтронных кластеров в экзотических ядрах на вероятность протекания реакций. В подбарьерной области энергий нейтроны помогают ядрам преодолевать кулоновский барьер и играют роль “ядерного клея” при слиянии двух ядер. При больших энергиях (20-30 МэВ/нуклон), когда скорости нуклонов в ядрах сравниваются со скоростью движения самого ядра (энергия Ферми) увеличивается вероятность реакций передачи нуклонов от ядра-снаряда ядру-мишени. Эти результаты важны не только с точки зрения понимания свойств ядерной материи (микромира), но и для моделирования процессов, происходящих в космосе (макромире). Например, полученные значения сечений взаимодействия нейтроноизбыточных ядер могут изменить сценарий образования легких элементов в процессе нуклеосинтеза. Все исследования выполнены в сотрудничестве с Национальным центром ГАНИЛ (Франция), Техасским университетом (Колледж Стейшен, США), ИЯФ (Орсе, Франция), Национальным университетом им.Гумилева (Астана,Казахстан), Институтом ядерной физики (Ржеж, Чешская Республика), Институтом ядерной физики им. Неводничанского (Краков, Польша). В коллаборации с Циклотронным институтом Техасского университета (США) проведен эксперимент по измерению вероятностей реакций слияния ядер 8В ( ядро с протонным гало). Анализ полученных результатов позволит сравнить влияние протонного и нейтронного гало на увеличение сечений реакции. Это позволит проверить возможность предложенного нами теоретического подхода для нейтроноизбыточных ядер, для протоноизбыточных ядер, что даст в дальнейшем возможность одинакового подхода для описания механизма взаимодействия тех и других ядер. Все это было осуществлено в 2018 году в рамках проекта. Таким образом все запланированные в рамках настоящего проекта научные исследования были выполнены. Полученные нами результаты, докладывались на следующих международных конференциях: "Международная конференция EURORIB 2018", г. Жиенс, Франция - 1 участник, "Кластеры в ядерной физике 2018" США - 1 участник, "Международная конференция Ядро 2018", г. Воронеж, Россия - 4 участника, "Ядерные реакции c тяжелыми ионами 2018" Польша – 1 участник, "Международный симпозиум по экзотическим ядрам EXON 2018 ", г. Петрозаводск, Россия - 5 участников, "Международная молодежная научная школа-конференция Современные проблемы физики и технологий", г. Москва, Россия - 1 участник. Ссылки в интернете: http://flerovlab.jinr.ru/flnr/multi.html http://flerovlab.jinr.ru/flnr/mavr.html http://exon2018.jinr.ru/

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В 2019 году проводилась работа по обработке и анализу экспериментальных данных по исследованию структуры слабосвязанных ядер 6,8He, 9Be, 9,11Li , 8B и ее влияние на вероятность различных каналов реакции и полное сечение реакций в диапазоне энергий 10-30 МэВ/А.При этих энергиях в функциях возбуждения полных сечений реакций взаимодействия этих ядер наблюдалось существенное повышение сечения в виде широкого максимума ("бампа").В рамках выполнения настоящего проекта в 2019 году были исследованы на ускорителях тяжелых ионов при разных энергиях (это определяло каналы ядерных процессов от реакций передачи нуклонов до фрагментации) различные механизмы реакций, приводящие к ядрам переобогащенными нейтронами. В этих экспериментах, проводимых в ЛЯР ОИЯИ и Национальном центре ГАНИЛ (Франция) были измерены сечения и импульсные распределения продуктов различных реакций под передними углами. Т.е. по направлению первичного пучка, интенсивность которого составляла 10^12 частиц в секунду. На этом фоне необходимо было четко выделить продукты реакции с интенсивностью несколько ядер в секунду. Это позволило сделать магнитные спектрометры-сепараторы, созданные специально для подобных экспериментов (МАВР в Дубне и ЛИЗ во Франции). http://flerovlab.jinr.ru/flnr/mavr.html Были определены оптимальные реакции, позволяющие получать новые ядра с максимальным числом нейтронов. Интересный результат был получен для реакции взаимодействия ядер 18O с энергией 10 МэВ / А, с мишенью 181Та. В этой реакции было обнаружено значительное увеличение сечения для получения экзотических ядер в результате передачи большого количества нейтронов от ядра мишени ядру бомбардирующей частицы. И наконец, с использованием полученных результатов и спектрометров были получены относительно интенсивные вторичные пучки радиоактивных ядер от 6,8Не до 9,11Li, с помощью которых удалось провести прецизионные, высокочувствительные эксперименты по исследованию их взаимодействия с другими ядрами.Ядра, полученные в виде пучков являются по своей структуре экзотическими (6,8Не состоят из альфа частичного кора и “гало” из 2 и 4 нейтронов соответственно, 9,11Li тоже можно представить в виде альфа частичного кора и “гало” из дейтронных и нейтронных кластеров). Было показано, что при энергиях около 20-30 МэВ/нуклон в энергетических зависимостях сечений взаимодействия этих экзотических ядер наблюдается некий максимум, существенно превышающий традиционную плавную зависимость, описываемую обычными формулами для стандартных связанных ядер. На основе большого набора данных был проведен сравнительный анализ основных сечений экспериментального взаимодействия для слабосвязанных ядер гелия и лития (6,8Не, 6,9.11Li) с помощью решения нестационарного уравнения Шредингера в сочетании с расчетами в статистической модели. В работе показано, что можно отметить две особенности энергетической зависимости экспериментального полного сечения реакций с нейтронно-избыточными ядрами. Первая особенность проявляется в повышенном сечении реакций слабосвязанных нейтронно-избыточных ядер (6He, 9,11Li) по сравнению с сечениями реакций их коров (4He, 7Li). Вторая особенность заключается в локальном повышении величины сечения в виде “бампа” в узком энергетическом диапазоне 10–20АМэВ. Обе эти особенности не находят объяснения в статистической модели ядерных реакций.Проведенные расчеты указали на возможную причину проявления особенности полных сечений реакций 6He + 28Si и 9Li + 28Si при смене адиабатического перераспределения слабосвязанных нейтронов неадиабатическим. Она заключается в формировании области повышенной нейтронной плотности между поверхностями ядер в течение всего времени столкновения. Это усиливает притяжение ядер, сдвигает в сторону больших значений положение барьера и увеличивает размер области, где с заметной вероятностью идут процессы, приводящие к выходу из упругого канала. Экспериментальные особенности в околобарьерных и высоких энергиях энергетических зависимостях сечений образования изотопов в данных реакциях объяснены различным характером эволюции плотности вероятности нейтронов ядер-снарядов в ходе столкновения. Проще говоря было показано влияние нейтронов и нейтронных кластеров в экзотических ядрах на вероятность протекания реакций. В подбарьерной области энергий нейтроны помогают ядрам преодолевать кулоновский барьер и играют роль “ядерного клея” при слиянии двух ядер. При больших энергиях (20-30 МэВ/нуклон), когда скорости нуклонов в ядрах сравниваются со скоростью движения самого ядра (энергия Ферми) увеличивается вероятность реакций передачи нуклонов от ядра-снаряда ядру-мишени. При анализе полученных данных было обнаружено проявление гигантского дипольного и мягкого пигми - резонансов в реакциях с ядрами галообразной структурой. Эксперименты на вторичных пучках экзотических ядер и получить интересную информацию о структуре таких ядер, проявляющейся при их взаимодействии с другими ядрами.. Предсказанное ранее большое значение сечения реакции электромагнитной диссоциации ядер 11Li было подтверждено экспериментами при разных энергиях. Аналогичный результат был получен и для ядер 11Be и 6,8Не. Для того, чтобы объяснить повышенное сечение кулоновской диссоциации, был предложен новый тип коллективного возбуждения при малых энергиях возбуждения. Эта новая мода возбуждения была названа “мягким дипольным резонансом”, или пигми - резонансом. Теоретическое обоснование этих возбуждений было предложено при анализе полученных в рамках данного проекта результатов, а также результатов, полученных в совместном Дубна - Орсе (Франция) эксперименте с использованием гамма-детекторов и нейтронного детектора (ТЕТРА). Предполагалось, что гигантский дипольный резонанс (ГДР) может иметь две компоненты. Одна из его компонент является результатом колебаний всех протонов кора по отношению ко всем нейтронам. Вторая компонента является результатом осцилляции всего кора по отношению к нейтронам гало.Амплитуда колебаний, получивших название “мягкой” моды ГДР, зависит от распределения плотности нуклонов и пропорциональна градиенту распределения плотности. Следовательно, частота колебаний в “мягкой” моде ГДР должна быть очень низкой, поэтому и энергия возбуждения оказалась низкой, в отличие от обычного гигантского резонанса, где энергия возбуждения порядка 20 МэВ. Следовательно, мягкий дипольный резонанс должен проявляться в структуре ядер с гало либо как низколежащий дипольный уровень, либо как сильное увеличение сечения реакции в области порога при прямом развале, что и наблюдалось в наших экспериментах. Полученные результаты важны не только с точки зрения понимания свойств ядерной материи (микромира), но и для моделирования процессов, происходящих в космосе (макромире). Например, полученные значения сечений взаимодействия нейтроноизбыточных ядер могут изменить сценарий образования легких элементов в процессе нуклеосинтеза. Все исследования выполнены в сотрудничестве с Национальным центром ГАНИЛ (Франция), Техасским университетом (Колледж Стейшен, США), Национальным университетом им. Гумилева (Нур-Султан, Казахстан), Институтом ядерной физики (Ржеж, Чешская Республика), Институтом ядерной физики им. Неводничанского (Краков, Польша).