Ελαστική σκέδαση και μηχανισμοί αντιδράσεων κοντά στο φράγμα Coulomb για το σύστημα 7Be+28Si

Abstract

The present work refers to the study of elastic scattering and reaction products for the system 7Be + 28Si at near barrier energies, namely 13.2, 17.2, 19.8 and 22.0 MeV (E/VC.b.=1.14, 1.48, 1.71, 1.90). The goal of this work is to probe the energy dependence of the optical potential as well as the interplay between direct and compound nucleus mechanisms. The experiment was visualized at the EXOTIC beam line of the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro (INFN-LNL) in Italy. The various ejectiles were collected by six ΔE-E telescopes of the detector array of the EXOTIC facility, EXPADES, placed at symmetrical position to balance any beam divergence and to improve the statistics of the measurement. The elastic scattering data were analyzed into the optical model framework, following the same method as adopted previously for 6,7Li + 28Si. Comparisons between 7Be-present data and 6,7Li-previous data on the same target showed that, that both mirror nuclei, 7Li and 7Be present the same energy dependence of the optical potential. The behavior of imaginary part of the optical potential is compatible with the standard threshold anomaly, while the real part cannot be definitely interpreted into dispersion relations framework, due to the limited data points around Coulomb barrier. The reaction data were analyzed in both statistical model and Distorted Wave Born Approximation frameworks (DWBA) in order to disentangle the degree of competition between direct and compound channels. The energy evolution of the ratio of direct to total reaction cross section was mapped in comparison with similar data for 6Li and 7Li projectiles on a 28Si target, indicating larger transfer contributions for 7Be and 7Li than in the 6Li case. Fusion cross sections for the system under study were deduced and were found to be compatible with systematic as well as with the Universal Fusion Function (UFF). Moreover, ratios of fusion functions for 6Li to those for 7Li and 7Be were formed, indicating a hindrance of fusion for 7Li and 7Be with respect to those of 6Li below the barrier rather than an enhancement. This hindrance was also observed before for 7Li on various targets and together with the results obtained from our optical model analysis present a strong evidence for the similarity of 7Be with its mirror nucleus 7Li and not the 6Li one.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά τη μελέτη της ελαστικής σκέδασης και των μηχανισμών αντιδράσεων για το σύστημα 7Be + 28Si σε ενέργειες κοντά στο φράγμα Coulomb και συγκεκριμένα στα 13.2, 17.2, 19.8 and 22.0 MeV (E/VC.b.=1.14, 1.48, 1.71, 1.90). Στόχος της παρούσας μελέτης είναι ο προσδιορισμός της ενεργειακής εξάρτησης του οπτικού δυναμικού καθώς και ο προσδιορισμός της συνεισφοράς των άμεσων αντιδράσεων και των αντιδράσεων σύνθετου πυρήνα στην αντίδραση 7Be + 28Si. Το πειραματικό μέρος της μελέτης αυτής πραγματοποιήθηκε στην γραμμή EXOTIC του Εθνικού Εργαστηρίου του Legnaro (INFN-LNL) της Ιταλίας. Τα διάφορα προϊόντα της αντίδρασης 7Be + 28Si ανιχνεύτηκαν χρησιμοποιώντας έξι ΔΕ-Ε τηλεσκόπια από την ανιχνευτική διάταξη EXPADES. Τα τηλεσκόπια είχαν τοποθετηθεί στο θάλαμο σκέδασης σε συμμετρικές θέσεις γύρω από το στόχο για τον έλεγχο της συμμετρίας της δέσμης.Η ανάλυση των γωνιακών κατανομών της ελαστικής σκέδασης έγινε στα πλαίσια του Οπτικού Μοντέλου, ακολουθώντας την ίδια τεχνική όπως είχε εφαρμοστεί για τα συστήματα 6,7Li + 28Si. Από τη σύγκριση των δεδομένων για το σύστημα 7Be + 28Si με τα αντίστοιχα δεδομένα του συστήματος 7Li + 28Si, συμπεραίνουμε ότι ο πυρήνας 7Be συμπεριφέρεται όπως ο κατοπτρικός του πυρήνας 7Li και όχι όπως ο πυρήνας του 6Li. Το φανταστικό μέρος του οπτικού δυναμικού όπως προσδιορίστηκε από την ανάλυση των δεδομένων της ελαστικής σκέδασης, παρουσιάζει μια πτωτική τάση καθώς προσεγγίζουμε το φράγμα Coulomb με κατεύθυνση από τις μεγαλύτερες προς τις μικρότερες ενέργειες, μια συμπεριφορά συμβατή με την τυπική ανωμαλία κατωφλίου. Όσον αφορά το πραγματικό μέρος του οπτικού δυναμικού, δεν μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι συνδέεται με το αντίστοιχο φανταστικό μέρος μέσω των σχέσεων διασποράς καθώς στην περιοχή γύρω από το φράγμα Coulomb, όπου με βάση τις σχέσεις διασποράς αναμένεται μια αύξηση στο μέτρο του πραγματικού δυναμικού, διαθέτουμε μόλις ένα πειραματικό σημείο.Όσον αφορά τους μηχανισμούς αντιδράσεων, η ανάλυση των σχετικών δεδομένων έγινε στα πλαίσια του στατιστικού μοντέλου για την αποδιέγερση του σύνθετου πυρήνα καθώς στο πλαίσιο της Προσέγγισης Born παραμορφωμένου Κύματος (DWBA), προκειμένου να εκτιμήσουμε το ποσοστό συνεισφοράς των άμεσων αντιδράσεων και των αντιδράσεων σύνθετου πυρήνα στην αντίδραση 7Be + 28Si. Εν συνεχεία, υπολογίστηκε ο λόγος της ενεργού διατομής των άμεσων αντιδράσεων ως προς την ολική ενεργό διατομή της αντίδρασης. Η ενεργειακή εξάρτηση του λόγου για το υπό μελέτη σύστημα συγκρίθηκε με την αντίστοιχη ενεργειακή εξάρτηση του λόγου για τους πυρήνες 6Li και 7Li στον ίδιο στόχο όπου παρατηρείται μεγαλύτερη συνεισφορά, από ευθείς αντιδράσεις στην περίπτωση των πυρήνων 7Be και 7Li σε σύγκριση με τον πυρήνα του 6Li. Επίσης, υπολογίστηκαν οι ενεργές διατομές σύντηξης για το υπό μελέτη σύστημα οι οποίες βρέθηκαν σε εξαιρετική συμφωνία με παρόμοια δεδομένα που αφορούν αλλά ασθενικά δέσμια βλήματα καθώς και με την Καθολική Καμπύλη Σύντηξης (UFF). Επιπλέον, προσδιορίστηκαν οι λόγοι των καμπύλων σύντηξης του 6Li ως προς εκείνες για το 7Li και το 7Be όπου παρατηρήθηκε μια ελάττωση της ενεργού διατομής σύντηξης για τους πυρήνες 7Li και το 7Be ως προς τις αντίστοιχες τιμές για το 6Li στην περιοχή του φράγματος Coulomb και παρακάτω. Η ίδια ελάττωση είχε παρατηρηθεί και σε προηγούμενες μετρήσεις για τον πυρήνα του 7Li με διαφορετικούς στόχους. Η συστηματική αυτή συμπεριφορά του λόγου των καμπύλων σύντηξης σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα της ενεργειακής εξάρτησης του οπτικού δυναμικού, αποτελούν μια ισχυρή απόδειξη ότι ο πυρήνας 7Be συμπεριφέρεται όπως ο κατοπτρικός του πυρήνας 7Li και όχι όπως ο πυρήνας του 6Li.