[논문 리뷰] Yield ratio of neutrons to protons in $$^{12}$$C(d,n)$$^{13}$$N and $$^{12}$$C(d,p)$$^{13}$$C from 0.6 to 3 MeV

Wujie Li, Y. G.외 9명|arXiv (Cornell University)|2019. 11. 20.

Nuclear Physics and Applications참고 문헌 18인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 두꺼운 탄소 타겟과 각도적으로 분리된 탐측을 사용하여 0.6–3 MeV 범위의 디우터론 에너지에서 $^{12}$C(d,n)$^{13}$N 및 $^{12}$C(d,p)$^{13}$C 반응에서 중성자 대 수소원자핵의 출력 비율을 측정한다. 비율 분석은 체계적 오차를 감소시키고 수소원자핵 채널에서 1.4, 1.7, 2.5 MeV 및 중성자 채널에서 1.6, 2.7 MeV에 위치한 주요 공명을 확인하며, 복합핵에서의 공명 확인을 향상시킨다.

ABSTRACT

The neutron yield in the $$^{12}$$C(d,n)$$^{13}$$N reaction and the proton yield in the $$^{12}$$C(d,p)$$^{13}$$C reaction have been measured using deuteron beams of energies 0.6–3 MeV. The deuteron beam is delivered from a 4-MeV electrostatic accelerator and bombarded on a thick carbon target. The neutrons are detected at $$0^\circ$$, $$24^\circ$$, and $$48^\circ$$ and the protons at $$135^\circ$$ in the laboratory frame. Further, the ratio of the neutron yield to the proton yield was calculated. This can be used to effectively recognize the resonances. The resonances are found at 1.4 MeV, 1.7 MeV, and 2.5 MeV in the $$^{12}$$C(d,p)$$^{13}$$C reaction, and at 1.6 MeV and 2.7 MeV in the $$^{12}$$C(d,n)$$^{13}$$N reaction. The proposed method provides a way to reduce systematic uncertainty and helps confirm more resonances in compound nuclei.

연구 동기 및 목표

• 데우터론에 의한 $^{12}$C 반응에서 중성자 및 수소원자핵 출력 측정의 체계적 오차를 감소시키기 위해.
• 절대 출력 대신 출력 비율을 분석하여 복합핵 반응에서의 공명 식별을 향상시키기 위해.
• $^{12}$C(d,n)$^{13}$N 및 $^{12}$C(d,p)$^{13}$C 반응에서 중성자 및 수소원자핵 방출의 에너지 의존성을 조사하기 위해.
• 다른 복합핵 시스템에 적용 가능한 방법을 제공하여 공명 탐지 능력을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 4-MeV 전기적 가속기에서 유도된 데우터론 비임을 두꺼운 $^{12}$C 타겟에 조사하였다.
• 중성자는 실험계에서 0°, 24°, 48°에서 탐측되었고, 수소원자핵은 135°에서 탐측되었다.
• 0.6–3 MeV 에너지 범위 전역에서 중성자 대 수소원자핵 출력 비율을 계산하였다.
• 비율 분석을 통해 절대 출력 캘리브레이션에 기인한 체계적 오차를 감소시키고 공명의 가시성을 향상시켰다.
• 입사 데우터론 에너지에 따른 출력 비율의 피크를 관찰하여 공명 위치를 확인하였다.
• 복합핵에서 좁은 공명에 대한 감도를 향상시키기 위해 각도 분포 데이터를 활용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 0.6에서 3 MeV 사이의 입사 데우터론 에너지에서 $^{12}$C(d,n)$^{13}$N 및 $^{12}$C(d,p)$^{13}$C 반응에서 중성자 대 수소원자핵 출력 비율은 어떻게 변화하는가?
• RQ2 절대 출력 측정에 비해 출력 비율 방법이 체계적 오차를 감소시키는가?
• RQ3 이 에너지 범위 내에서 $^{12}$C(d,p)$^{13}$C 및 $^{12}$C(d,n)$^{13}$N 반응 채널의 공명은 어디에 위치하는가?
• RQ4 출력 비율 분석은 복합핵 반응에서 좁은 공명의 가시성을 향상시키는가?
• RQ5 이 방법은 다른 핵 반응에서 공명 탐지 능력을 향상시키기 위해 일반화될 수 있는가?

주요 결과

• $^{12}$C(d,p)$^{13}$C 반응 채널에서 1.4 MeV, 1.7 MeV, 2.5 MeV에 공명이 확인되었다.
• $^{12}$C(d,n)$^{13}$N 반응 채널에서 1.6 MeV 및 2.7 MeV에 공명이 관측되었다.
• 출력 비율 방법은 중성자 및 수소원자핵 출력 측정의 체계적 오차를 효과적으로 감소시켰다.
• 비율 분석은 특히 신호 대 잡음 비율이 낮은 영역에서 공명의 가시성을 향상시켰다.
• 이 방법은 복합핵 반응에서 공명을 식별하는 데 강력한 프레임워크를 제공한다.
• 결과는 핵 반응 연구에서 공명 확인을 위한 출력 비율 분석의 유용성을 입증한다.