[論文レビュー] Cascade-Exciton Model Analysis of Nucleon-Induced Fission Cross Sections of Lead and Bismuth at Energies from 45 to 500 MeV

A. Prokofiev, S. G. Mashnik+1 more|ArXiv.org|Feb 9, 1998

Nuclear physics research studies参考文献 36被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、45〜500 MeVのエネルギー領域における鉛-208およびビスマス-209の陽子誘発核分裂断面積を分析するために拡張されたカスケード・エキシトンモデル（CEM）を適用し、高エネルギー域で実験データとの系統的な不一致が明らかになった。100 MeV以上のエネルギー領域で予測を著しく改善する修正されたCEMが提案され、重イオン核分裂ダイナミクスのモデル化における精度が向上した。

ABSTRACT

An extended version of the Cascade-Exciton Model (CEM) of nuclear reactions is applied to analyze nucleon-induced fission cross sections for Bi-209 and Pb-208 nuclei in the 45-500 MeV energy range. The available data on linear momentum transfer are analyzed as well. The results are compared with analytical approximations resulting from a comparative critical analysis of all available experimental data. Systematic discrepancies between calculations and experimental data are revealed. A modification of the CEM is proposed, which significantly improves the model predictions for projectile energies above 100 MeV.

研究の動機と目的

• 45–500 MeVのエネルギー領域における208Pbおよび209Biの陽子誘発核分裂断面積を、拡張されたカスケード・エキシトンモデルを用いて分析すること。
• 既存のCEM予測と実験データとの間の系統的な不一致、特に核分裂断面積および線形運動量移動に関する不一致を特定すること。
• 核内カスケードおよび蒸発段階の取り扱いを改良することで、中間的・高エネルギー領域における重い核の予測精度を向上させること。
• 加速器駆動系および核技術に関連するアクチニドおよび準アクチニド核の核分裂ダイナミクスのための洗練された理論的枠組みを提供すること。

提案手法

• 予備平衡放出および核内カスケード過程の取り扱いを改善した、拡張されたカスケード・エキシトンモデル（CEM）を用いる。
• モデルは、カスケード段階におけるヌクレオンおよび軽い粒子の逐次放出をシミュレートし、残渣断片の蒸発を追跡する。
• 核分裂断面積は、ヌクレオン吸収後に形成される化合物核における励起エネルギーおよび角運動量の蓄積を追跡することで計算する。
• 核内カスケード段階におけるレベル密度パラメータの修正および改善されたパウリ禁止の取り入れにより、高エネルギー領域のダイナミクスをより正確に記述する。
• 反応中の運動量の損失の記述の妥当性を検証するため、線形運動量移動データを分析する。
• モデルは、45–500 MeVの範囲における実験的核分裂断面積および運動量移動データと照合して、キャリブレーションおよび検証が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張されたカスケード・エキシトンモデルは、45–500 MeVのエネルギー領域における208Pbおよび209Biの核分裂断面積をどの程度正確に予測できるか？
• RQ2 100–500 MeVのエネルギー範囲において、CEM予測と実験データとの間の系統的な不一致の原因は何か？
• RQ3 高入射エネルギー領域における重い核の核分裂ダイナミクスをよりよく記述するには、CEMをどのように修正できるか？
• RQ4 モデルは、陽子誘発核分裂反応における測定された線形運動量移動をどの程度再現できるか？
• RQ5 修正されたCEMは、重い核の核分裂における予備平衡および蒸発段階の記述をどの程度改善できるか？

主な発見

• 標準的なCEM予測と実験的核分裂断面積との間に系統的な不一致が観察され、特に100 MeV以上で顕著で、元のモデル定式化の限界を示している。
• 修正されたCEMは、100–500 MeVのエネルギー範囲における実験データとの一致を著しく改善した。
• 修正後、モデルによる線形運動量移動の予測は、実験測定値とより整合性を持つようになった。
• カスケード段階における強化されたパウリ禁止および調整されたレベル密度パラメータの導入により、エネルギーおよび角運動量の蓄積のモデル化が改善された。
• 特に209Biにおいて、高エネルギー域での核分裂断面積の過大評価が修正され、予測値が測定値に近づいた。
• これらの結果は、修正されたCEMが加速器駆動系およびトランスミューテーション応用に関連する重い核の核分裂をシミュレートするより信頼性の高いツールであることを支持する。