[논문 리뷰] Elastic and inelastic breakup of deuterons with energy below 100 MeV

B. V. Carlson, R. Capote외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 08. 06.

Nuclear physics research studies인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 100 MeV 이하에서 탈성분의 탄성 및 비탄성 분해 단면적에 대한 후행형 영역 없는 DWBA 계산을 제시하며, 비탄성 분해—즉, 중성자 또는 단백질만 흡수되는 경우—가 표면 상호작용을 지배하고 구조화된 에너지-운동량 분포를 가진 복합핵을 생성함을 밝혀냈다. 결과적으로, 작은 탄도 매개변수에서 분해로 인해 탈성분 흡수가 약 25% 감소하며, 비탄성 분해는 유사한 시스템을 기반으로 한 근사치를 도전하는 비연속적이고 부드럽지 않은 복합핵 형성 분포를 이끌어낸다.

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.

연구 동기 및 목표

• 100 MeV 이하에서 탈성분의 탄성 및 비탄성 분해 단면적과 각도 분포를 후행형 DWBA 근사에 의해 계산하기.
• 특히 중성자 및 단백질 흡수에 대해 비탄성 분해 이후 복합핵 형성의 에너지 및 운동량 분포를 분석하기.
• 비탄성 분해에서 발생하는 불규칙하고 부드럽지 않은 분포가 유사 반응 기법에 미치는 영향을 평가하기.
• 특히 낮은 탄도 매개변수에서 분해 메커니즘으로 인한 탈성분 흡수 감소를 정량화하기.
• 탈성분 유도 반응에서 탄성 분해, 비탄성 분해, 직접 복합핵 형성 간의 경쟁 관계를 명확히 하기.

제안 방법

• 탄성 분해의 이중미분 단면적을 계산하기 위해 후행형 DWBA 근사가 적용되며, T-행렬 요소와 델타 함수 에너지 보존을 사용한다.
• 비탄성 분해 단면적은 광학 모델을 사용하여 탄성 및 비탄성 기여로 분해된 중성자 광학 전파함수의 허수부를 통해 유도된다.
• 효과적인 중성자 파동함수는 탈성분과 최종 상태의 단백질 파동함수의 오버랩과 상호작용 퍼텐셜을 통해 구성된다.
• 유한 범위 보정은 Λ(R) 함수를 통해 포함되며, 영역 없는 근사는 D₀ = -125 MeV·fm³/²로 적용된다.
• 복합핵 형성 단면적은 광학 전파함수의 허수부로부터 유도된 에너지 및 운동량에 대한 미분 분포로서 계산된다.
• 반응 확률 및 투과 계수는 운동량에 대한 함수로서 계산되며, 25.5 및 80 MeV의 입사 탈성분 에너지에서 ⁴⁸Ti 및 ¹⁸¹Ta에 대해 결과를 시각화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 100 MeV 이하의 탈성분 에너지에서 탄성 및 비탄성 분해 단면적은 어떻게 비교되는가?
• RQ2 탈성분의 비탄성 분해 이후 복합핵 형성의 운동량 및 에너지 분포는 어떻게 되는가?
• RQ3 비탄성 분해는 작은 탄도 매개변수에서 탈성분 흡수를 어느 정도 억제하는가?
• RQ4 비탄성 분해에서 중성자 및 단백질 유도 복합핵 형성 간의 에너지 간격에 쿠론 상호작용이 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 비탄성 분해에서 발생하는 불규칙하고 구조화된 에너지 및 운동량 분포는 유사 반응 응용을 위해 부드러운 시스템 기반 근사치로 근사할 수 있는가?

주요 결과

• 중성자 또는 단백질만 흡수되는 비탄성 분해 단면적이 탄성 분해 단면보다 크며, 표면 상호작용을 지배한다.
• 작은 탄도 매개변수에서 분해로 인해 탈성분 흡수가 약 25% 감소하며, 이는 핵 표면 영역에서 가장 뚜렷하다.
• 중성자 + 타겟 복합핵 형성은 낮은 에너지에 집중되어 있는 반면, 단백질 + 타겟 형성은 쿠론 반발력로 인해 더 높은 에너지까지 확장되며, 특히 25.5 MeV에서 두드러진다.
• 특히 25.5 MeV에서 비탄성 분해의 에너지-운동량 분포에 명확한 구조가 나타나며, 이는 부드럽지 않은 행동을 나타내며, 시스템 기반 근사치를 복잡하게 한다.
• 비탄성 분해에서 발생하는 단백질 흡수 채널은 중성자 채널보다 더 높은 운동량까지 연장되며, 이는 비탄성 분해로 인한 평균 단백질 에너지가 더 높기 때문이다.
• 비탄성 분해를 통해 형성된 복합핵은 중성자 또는 단백질 유도 반응에서 형성된 것과는 상당히 다른 初기 에너지-운동량 분포를 가지며, 이는 유사 반응 응용에 대한 우려를 제기한다.