Optical potential and reaction mechanisms of weakly bound muclei at near barrier energies

Abstract

The main aim of this work is to systematically probe the energy dependence of the optical potential at sub- and near barrier energies for weakly bound projectiles. It refers to the study of elastic backscattering of the 6Li and 7Li on 28Si, 58Ni, 120Sn and 208Pb targets at near barrier energies and the establishment of this technique as a tool for probing the optical potential. The optical potential, at energies well above the barrier, is nearly energy independent. But approaching the vicinity of the Coulomb barrier an anomalous behaviour is observed. For well bound nuclei the imaginary part of the optical potential sharply decreases while the real part presents a localized peak. This effect is described as potential threshold anomaly. Moving to weakly bound nuclei the situation becomes more complicated due to the influence of breakup and/or transfer effects.The conventional method to determine the optical potential is elastic scattering through angular distribution measurements. But in this energy region the fits to the potential parameters are not adequately sensitive, since the nuclear part of potential is very weak in comparison to the Coulomb part. In order to improve our understanding on the energy dependence of the potential, especially at sub-barrier energies, and the relevant processes involved in the threshold anomaly, other complementary means should be adopted. As an alternative method, we have proposed in this study the elastic backscattering barrier distribution technique.In this work two experiments were performed: the first experiment, took place at the Tandem Accelerator Laboratory of the National Center for Scientific Research ”Demokritos” and the second was performed at the Instituto Nazionale di Fisica Nucleare in Catania.The following conclusions were drawn from this work: The behaviour of weakly bound at near sub-barrier energies contrasts that of well bound ones. The main difference refers to a strong absorption which occurs till very low sub-barrier energies. A new type of threshold anomaly is observed for 6Li and another for 7Li.

Ο κύριος σκοπός αυτής της εργασίας είναι η συστηματική μελέτη της ενεργειακής εξάρτησης του οπτικού δυναμικού σε ενέργειες κοντά και κάτω από το φράγμα Coulomb, για ασθενικά δέσμιους πυρήνες. Η παρούσα μελέτη ανάφερεται στην ελαστική οπισθοσκέδαση του 6Li και 7Li στους στόχους 28Si, 58Ni, 120Sn και 208Pb σε μία ενεργειακή περιοχή κοντά στο φράγμα Coulomb, καθώς και στην καθιέρωση αυτής της τεχνικής ως ένα εργαλείο για τον προσδιορισμό του οπτικού δυναμικού.Σε ενέργειες πάνω από το φράγμα Coulomb το οπτικό δυναμικό είναι σχεδόν ανεξάρτητο της ενέργειεας. Αλλά καθώς πλησιάζουμε την περιοχή του φράγματος Coulomb παρατηρείται μια ανώμαλη συμπεριφορά. Για τους ισχυρά δέσμιους πυρήνες το φανταστικό κομμάτι του δυναμικού μειώνετται απότομα, ενώ το πραγματικό κομμάτι παρουσιάζει μια τοπική κορυφή. Αυτό το φαινόμενο περιγράφεται με την ονομασία «ανωμαλία κατωφλίου». Πηγαίνοντας στους ασθενικά δέσμιους πυρήνες η κατάσταση γίνεται πιο πολύπλοκη λόγω της επίδρασης των αντιδράσεων θρυμματισμού και μεταφοράς.Η συμβατική μέθοδος για να καθορίσουμε το οπικό δυναμικό είναι η ελαστική σκέδαση μέσω μετρήσεων γωνιακών κατανομών. Αλλά σε αυτή την ενεργειακή περιοχή η προσαρμογή στις παραμέτρους του δυναμικού δεν είναι επαρκώς ευαίσθητη, καθώς το πυρηνικό τμήμα του δυναμικού είναι πολύ ασθενές σε σχέση με το τμήμα Coulomb. Για την καλύτερη κατανόηση της ενεργειακής εξάρτησης του δυναμικού και την πληρέστερη κατανόηση των διεργασιών που σχετίζονται με την ανωμαλία κατωφλίου άλλα συμπληρωματικά μέσα πρέπει να υιοθετηθούν. Ως εναλλακτική μέθοδο στην παρούσα εργασία προτείνουμε την τεχνική της κατανομής φραγμάτων μέσω ελαστικής οπισθοσκέδασης.Για την εργασία αυτή πραγματοποιήθηκαν δύο πειράματα: το πρώτο στο Εργαστήριο Επιταχυντή Tandem του Εθνικού Κέντρου για την Επιστημονική Έρευνα «Δημόκτριτος» και το δεύτερο στο Ιταλικό Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής στην Κατάνια. Τα ακόλουθα συμπεράσματα προέκυψαν: H συμπεριφορά των ασθενώς δέσμιων βλημάτων σε ενέργειες κοντά και κάτω από το φράγμα Coulomb έρχεται σε αντίθεση με αυτή των ισχυρά δέσμιων. Η κύρια διαφορά αναφέρεται σε μια ισχυρή απορρόφηση που εμφανίζεται στο 6Li και 7Li μέχρι πολύ χαμηλές ενέργειες κάτω από το φράγμα. Ένας νέος τύπος ανωμαλίας κατωφλίου παρατηρείται για το 6Li και άλλος για το 7Li.