[论文解读] 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 8

一句话总结

本研究采用末态形式零距DWBA方法计算了低于100 MeV的弹性与非弹性氘核破裂截面，结果表明：在非弹性破裂过程中，仅中子或质子被吸收，其主导表面相互作用并形成具有结构化能量-角动量分布的复合核。结果表明，由于破裂作用，氘核吸收在小碰撞参数处减少了约25%，且非弹性破裂导致形成具有明显非平滑特征的复合核分布，对拟似反应假设构成挑战。

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.

研究动机与目标

• 采用末态形式DWBA近似计算低于100 MeV的弹性与非弹性氘核破裂截面及角分布。
• 分析非弹性破裂后复合核形成过程中的能量与角动量分布，尤其关注中子与质子吸收情形。
• 评估非弹性破裂中不规则、非平滑分布对拟似反应技术的影响。
• 量化由于破裂机制导致的氘核吸收减少，特别是低碰撞参数区域。
• 阐明弹性破裂、非弹性破裂与直接复合核形成在氘核引发反应中的竞争关系。

提出的方法

• 应用末态形式DWBA近似，利用T矩阵元与能量守恒δ函数计算弹性破裂的双微分截面。
• 通过光学模型分解中子光学传播幅的虚部，推导非弹性破裂截面，分离为弹性与非弹性贡献。
• 通过氘核波函数与末态质子波函数在相互作用势下的重叠，构建有效中子波函数。
• 通过函数Λ(R)引入有限距修正，零距近似下采用D₀ = -125 MeV·fm³/²。
• 复合核形成截面以能量与角动量的微分分布形式计算，源自光学传播幅的虚部。
• 计算角动量相关的反应概率与透射系数，结果以25.5与80 MeV入射氘核在⁴⁸Ti与¹⁸¹Ta上的分布图示。

实验结果

研究问题

• RQ1 在氘核能量低于100 MeV时，弹性与非弹性氘核破裂截面如何比较？
• RQ2 非弹性破裂后复合核形成的角动量与能量分布为何？
• RQ3 非弹性破裂在多大程度上抑制了小碰撞参数处的氘核吸收？
• RQ4 库仑效应如何影响非弹性破裂中中子与质子引发的复合核形成之间的能量分离？
• RQ5 非弹性破裂中能量与角动量的不规则、结构性分布能否通过平滑系统规律近似用于拟似反应应用？

主要发现

• 仅中子或质子被吸收的非弹性破裂截面大于弹性破裂截面，主导表面相互作用。
• 由于破裂过程，小碰撞参数处氘核吸收减少约25%，该效应在核表面区域最为显著。
• 中子+靶复合核形成集中于较低能量，而质子+靶形成延伸至更高能量，尤其在25.5 MeV时受库仑排斥影响显著。
• 非弹性破裂的能量-角动量分布中出现明显结构，尤其在25.5 MeV时，表明非平滑行为，使基于系统规律的近似复杂化。
• 由于非弹性破裂产生的平均质子能量较高，质子吸收通道的角动量范围大于中子通道。
• 通过非弹性破裂形成的复合核具有与中子或质子引发反应中形成的复合核显著不同的初始能量-角动量分布，对拟似反应应用构成担忧。