[論文レビュー] Elastic and inelastic breakup of deuterons with energy below 100 MeV

B. V. Carlson, R. Capote+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 6, 2015

Nuclear physics research studies被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、100 MeV未満のエネルギーで、弾性および非弾性重水素核崩壊断面積を後期形式のゼロ範囲DWBA計算により提示している。非弾性崩壊—すなわち、中性子または陽子のみが吸収される過程—が表面相互作用を支配し、構造的なエネルギー・角運動量分布を持つ複合核を生成することが明らかになった。結果から、小スケールの衝突パラメータにおいて、崩壊による影響で重水素核吸収断面積が約25%減少することが示され、非弾性崩壊は、サーロン反応の仮定に反する、明確に非滑らかな複合核形成分布を引き起こすことが分かった。

ABSTRACT

We present calculations of deuteron elastic and inelastic breakup cross sections and angular distributions at deuteron energies below 100 MeV obtained using the post-form DWBA approximation. The elastic breakup cross section was extensively studied in the past. Very few calculations of inelastic breakup have been performed, however. We also analyze the angular momentum - energy distributions of the cross section for formation of the compound nucleus after inelastic breakup.

研究の動機と目的

• 100 MeV未満のエネルギーで、後期形式のDWBA近似を用いて、弾性および非弾性重水素核崩壊断面積および角度分布を計算すること。
• 特に中性子および陽子吸収を伴う非弾性崩壊に続く複合核形成のエネルギーおよび角運動量分布を分析すること。
• 非弾性崩壊に起因する不規則で滑らかでない分布が、サーロン反応技術に与える影響を評価すること。
• 特に小スケールの衝突パラメータにおいて、崩壊機構に起因する重水素核吸収の減少を定量化すること。
• 重水素核誘発反応における弾性崩壊、非弾性崩壊、および直接的複合核形成の間の競合関係を明確にすること。

提案手法

• 弾性崩壊の二重微分断面積を計算するために、T行列要素およびエネルギー保存のデルタ関数を用いた後期形式のDWBA近似を適用する。
• 非弾性崩壊断面積は、中性子の光学的伝搬関数の虚数部を用いて導出され、光学モデルを用いて弾性および非弾性寄与に分解される。
• 有効な中性子波動関数は、重水素核と最終状態の陽子波動関数の重なりを相互作用ポテンシャルと組み合わせて構築される。
• 有限範囲補正は関数Λ(R)を用いて取り入れられ、ゼロ範囲近似はD₀ = -125 MeV·fm³/²を用いて適用される。
• 複合核形成断面積は、光学的伝搬関数の虚数部から導かれるエネルギーおよび角運動量に関する微分分布として計算される。
• 反応確率および透過係数は角運動量の関数として計算され、25.5および80 MeVの入射重水素核エネルギーにおける⁴⁸Tiおよび¹⁸¹Taに対する結果が可視化される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 100 MeV未満の重水素核エネルギーにおいて、弾性および非弾性重水素核崩壊断面積はどのように比較されるか？
• RQ2 非弾性崩壊に続く複合核形成の角運動量およびエネルギー分布はどのようなものか？
• RQ3 非弾性崩壊は、小スケールの衝突パラメータにおいて、どの程度重水素核吸収を抑制するか？
• RQ4 非弾性崩壊において、中性子誘発および陽子誘発の複合核形成のエネルギー分離に、クーロン効果がどのように影響するか？
• RQ5 非弾性崩壊に起因するエネルギーおよび角運動量の不規則で構造的な分布は、サーロン反応応用のための滑らかな系統的近似で表現可能か？

主な発見

• 中性子または陽子のみが吸収される非弾性崩壊断面積は、弾性崩壊断面積を上回り、表面相互作用を支配する。
• 小スケールの衝突パラメータにおいて、崩壊プロセスにより重水素核吸収断面積が約25%減少し、特に核表面領域で顕著である。
• 中性子＋標的に起因する複合核形成は低エネルギーに集中するが、陽子＋標的に起因する形成はクーロン反発のため、特に25.5 MeVで高エネルギー領域にまで及ぶ。
• 特に25.5 MeVにおいて、非弾性崩壊のエネルギー・角運動量分布に明確な構造が現れ、滑らかでない挙動が示され、系統的近似の複雑化を引き起こす。
• 陽子吸収チャネルは、非弾性崩壊に起因する平均陽子エネルギーが高いため、中性子チャネルよりも高い角運動量まで延びる。
• 非弾性崩壊を経て形成される複合核は、初期のエネルギー・角運動量分布が、中性子または陽子誘発反応で形成されるものと顕著に異なるため、サーロン反応応用における懸念が生じる。