[論文レビュー] The $^{136}$Xe + $^{208}$Pb reaction: A test of models of multi-nucleon transfer reactions

J. S. Barrett, R. Yáñez+12 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2015

Nuclear physics research studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、136Xe + 208Pb 反応における450 MeV中心系エネルギー下で、ガンマスフィアおよびオフラインガンマ線分光法を用いて、プロジェクタイル的およびターゲット的断片の生成断面積を測定し、マルチニュクレオン移行モデルを検証する包括的なデータセットを提供する。ザグレバエフ＝グライナー・モデルは、ΔZ = -8 から +2 の範囲でターゲットを超える移行断面積の大きさとピーク位置を正しく予測するが、N=126 の中性子過剰核については2桁以上過大評価し、ΔZ = +4 の場合、実験結果と比較して4個分中性子が不足した予測を行う。

ABSTRACT

The yields of over 200 projectile-like fragments (PLFs) and target-like fragments (TLFs) from the interaction of (E$_{c.m.}$=450 MeV) $^{136}$Xe with a thick target of $^{208}$Pb were measured using Gammasphere and off-line $γ$-ray spectroscopy, giving a comprehensive picture of the production cross sections in this reaction.The measured yields were compared to predictions of the GRAZING model and the predictions of Zagrebaev and Greiner using a quantitative metric, the theory evaluation factor, {\bf tef}. The GRAZING model predictions are adequate for describing the yields of nuclei near the target or projectile but grossly underestimate the yields of all other products. The predictions of Zagrebaev and Greiner correctly describe the magnitude and maxima of the observed TLF transfer cross sections for a wide range of transfers ($Δ$Z = -8 to $Δ$Z = +2). However for $Δ$Z =+4, the observed position of the maximum in the distribution is four neutrons richer than the predicted maximum. The predicted yields of the neutron-rich N=126 nuclei exceed the measured values by two orders of magnitude. Correlations between TLF and PLF yields are discussed.

研究の動機と目的

• E c.m. = 450 MeV における 136Xe + 208Pb 反応で、200個を超えるプロジェクタイル的およびターゲット的断片の生成断面積を測定すること。
• マルチニュクレオン移行反応におけるGRAZING半古典的モデルおよびザグレバエフ＝グライナー量子モデルの予測能力を検証すること。
• 208Pb の近傍で中性子過剰核を生成する過程における殻効果および融合-崩壊の競合の役割を評価すること。
• 理論的予測と実験データの乖離、特にN=126核および同位体分布に関して解明すること。

提案手法

• E c.m. = 450 MeV で、厚い 208Pb ターゲットと 136Xe ビームを用いて重イオン衝突を実施した。
• 断片生成断面積をガンマスフィアおよびオフラインガンマ線分光法により測定し、同位体の同定と定量を実施した。
• 理論的予測と実験的生成断面積を定量的に比較するため、理論評価要因（tef）を適用した。
• GRAZINGコードを用いて、古典的軌道と量子的移行確率を用いてマルチニュクレオン移行をシミュレートした。
• 殻効果を組み込み、ニアヘッドオン衝突におけるネット粒子移行を予測するザグレバエフ＝グライナー・モデルを用いた。
• TLFおよびPLFを含む断片の質量および電荷分布を分析し、理論的予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRAZINGおよびザグレバエフ＝グライナー・モデルは、136Xe + 208Pb 反応におけるプロジェクタイル的およびターゲット的断片の測定断面積をどの程度正確に予測できるか？
• RQ2 N=126 の近傍における殻効果は、マルチニュクレオン移行反応の移行生成物の同位体分布にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ3 中性子過剰核（例：202 Os、204 Po）の実験的生成断面積が理論的予測から顕著に乖離する理由は何か？
• RQ4 ΔZ = +4 の場合、TLF生成断面積分布のピーク位置が観測された最大値と一致するか？一致しない場合、何個分中性子がずれているか？
• RQ5 ターゲットを超える断片とターゲット以下の断片の予測に一貫性のない乖離が生じるか？その乖離はモデルの仮定に何を示唆するか？

主な発見

• GRAZINGモデルは、プロジェクタイル（136Xe）およびターゲット（208Pb）に近い断片の生成断面積を適切に予測するが、他のすべての断片については著しく低く見積もっている。
• ザグレバエフ＝グライナー・モデルは、ΔZ = -8 から +2 の範囲でTLF移行断面積の大きさとピーク位置を正しく予測するが、ΔZ = +4 の場合、実験結果と比較して4個分中性子が不足したピーク位置を予測している。
• N=126 の中性子過剰核の生成断面積を、実測値と比較して約2桁過大評価しており、202 Os や 204 Po の生成断面積は実測値よりも著しく高いと予測されている。
• 208Po の測定断面積は 5.02 ± 1.0 μb であるが、ザグレバエフ＝グライナー予測はこれより約2.5倍高い。
• TLFおよびPLF生成断面積の相関関係から、最も確率の高い移行経路は直接的融合-崩壊ではなく、逐次的で複数段階の核子交換に一致していることが示された。
• 二次生成物の質量分布は、E c.m. = 423–526 MeV のKozulinデータとよく一致しており、実験設定および解析手法の妥当性を裏付けている。