[論文レビュー] 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.+9 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2019

Nuclear Physics and Applications参考文献 18被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、厚い炭素標的にて0.6–3 MeVのデュートリウムエネルギー範囲で$^{12}$C(d,n)$^{13}$Nおよび$^{12}$C(d,p)$^{13}$C反応における中性子対陽子生成率比を、角度に依存する検出を用いて測定した。比分析により系統誤差が低減され、陽子チャンネルでは1.4、1.7、2.5 MeV、中性子チャンネルでは1.6、2.7 MeVに顕著な共鳴が特定され、核化合物状態における共鳴の確認が向上した。

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.

研究の動機と目的

• デュートリウム誘発反応における$^{12}$Cの中性子および陽子生成率を測定する際の系統誤差を低減すること。
• 絶対生成率ではなく生成率比を分析することにより、核化合物反応における共鳴の識別を改善すること。
• $^{12}$C(d,n)$^{13}$Nおよび$^{12}$C(d,p)$^{13}$C反応における中性子および陽子放出のエネルギー依存性を調査すること。
• 他の核化合物系に対しても適用可能な、共鳴検出を強化する手法を提供すること。

提案手法

• 4-MeVの静電加速器から得られるデュートリウムビームを、厚い$^{12}$C標的に照射した。
• 中性子は実験フレームで0°、24°、48°で検出された一方、陽子は135°で検出された。
• 0.6–3 MeVのエネルギー範囲で中性子対陽子生成率比を計算した。
• 比分析を用いて、絶対生成率キャリブレーションに起因する系統誤差を低減し、共鳴の可視性を向上させた。
• 入射デュートリウムエネルギー関数としての生成率比のピークを観察することで、共鳴エネルギー位置を同定した。
• 核化合物状態における狭い共鳴に感度を高めるために、角度分布データを活用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.6–3 MeVの範囲で$^{12}$C(d,n)$^{13}$Nおよび$^{12}$C(d,p)$^{13}$C反応における入射デュートリウムエネルギーに応じて、中性子対陽子生成率比はどのように変化するか？
• RQ2 絶対生成率測定と比較して、生成率比法は系統誤差を低減できるか？
• RQ3 このエネルギー範囲内で$^{12}$C(d,p)$^{13}$Cおよび$^{12}$C(d,n)$^{13}$N反応チャンネルにおける共鳴はどこに位置するか？
• RQ4 生成率比は、核化合物反応における狭い共鳴の可視性を向上させるか？
• RQ5 この手法は他の核反応における共鳴検出を改善するために一般化可能か？

主な発見

• $^{12}$C(d,p)$^{13}$C反応チャンネルで1.4 MeV、1.7 MeV、2.5 MeVに共鳴が特定された。
• $^{12}$C(d,n)$^{13}$N反応チャンネルで1.6 MeVおよび2.7 MeVに共鳴が観測された。
• 生成率比法は、中性子および陽子生成率測定における系統誤差を効果的に低減した。
• 比分析により共鳴の可視性が向上し、特に信号対雑音比が低い領域でも顕著になった。
• この手法は、核化合物反応における共鳴同定のための堅牢なフレームワークを提供する。
• 結果は、核反応研究における共鳴の確認に生成率比分析が有効であることを示している。