PPT - презентация - Институт Ядерной Физики им.Г.И.Будкера

«Первые эксперименты по фотоделению ядер на пучке
комптоновских фотонов»
В. Г. Недорезов,
Институт ядерных исследований РАН, Москва
Памяти Г.Я.Кезерашвили
Реализация метода обратного комптоновского рассеяния
•
•
1963 – П.Арутюнян и др. EРФИ
1964 – О.Куликов и др., ФИАН
•
1976 - Frascati (LADONE – ADONE)
•
•
•
•
•
1984 1988 –
1995 –
1998 –
2000 –
Новосибирск (РОКК – 1,2 – VEPP 3,4)
Brookhaven (LEGS - NSLS)
Grenoble (GRAAL – ESRF )
Osaka (LEPS - Spring-8)
Duke (HIgS - )
Параметры установок.
.
C.Schaerf. Production of Monochromatic photons by the annihilation of positrons in light elements
LNF-64-2 (1967).
L.Federich e.a. First Experimental Results From The Frascati Monochromatic And Polarized Gammaray Beam. Published in In *Rome 1979, Proceedings, Electron and Pion Interactions With Nuclei At
Intermediate Energies*, 681-689.
R.Malvano e.a. Some Considerations On The Possibility Of Obtaining A Quasi-monochromatic
Polarized Photon Beam From Laser - Electron Scattering In The Storage Ring Adone. 11 pp. LNF67-48 (1967)
J.P.Bocquet e.a. The GRAAL project: A polarized gamma-ray beam at ESRF. Prepared for
Conference:C93-06-20 p.771-773 (1993).
D.Babusci e.a. Photodisintegration of light nuclei with the LADON photon beam. Few Body
Syst.Suppl. 1 (1986) 383-391
M. Preger, B. Spataro (Frascati), R. Bernabei, M.P. de Pascale, C. Schaerf. Monochromatic And
Polarized Tagged Ladon Gamma-ray Beams.LNF-86/5-P. Nucl.Instrum.Meth. A249 (1986) 299
В.Г.Недорезов, Ю.Н.Ранюк. Фотоделение ядер за гигантским резонансом. Изд.Наукова думка,
1989.
Схема установки РОКК-2 на
накопителе электронов ВЭПП-3.
TS - система мечения фотонов
по энергии, М1 – M2 - магниты,
L1 - L4 - квадрупольные линзы,
w - кварцевое окно,
L – лазер,
АОМ – акустооптический
модулятор,
РС - ячейка Поккельса,
FD - детектор ядерных
фрагментов,
CМ – очищающий магнит,
SC, Х, Y, PC – мониторы пучка,
TD – детектор полного
поглощения фотонов.
Эксперимент РОКК (Новосибирск)
Полное сечение фотопоглощения ядер актинидов
А.А.Казаков, Г.Я.Кезерашвили, Л.Е.Лазарева, В.Г.Недорезов, А.Н.Скринский,
А.С.Судов,Г.М.Тумайкин, Ю.М.Шатунов. Письма в ЖЭТФ, вып.10 (1984) 445.
A = Z P + N N
СEBAF-2004
237-Np
238-U
238-U
237-Np
Фотоделение ядер с малой передачей энергии и импульса
Неупругий Комптон-эффект?
Неупругое рождение е+е- пар ?
Расщепление фотона ?
Вероятность совпадений осколков деления с фотоном ,
регистрируемым в направлении вперед
Фото- и электроядерные процессы
Дельбрюковское рассеяние , Расщепление фотона в поле ядра
[Akhmadaliev, G.Y. Kezerashvili, S.G. Klimenko e.a. Phys.Rev.Lett. 89:061802, 2002.
Кулоновская диссоциация
Многофотонные обмены
beam
?
target
b > bmin = Ri + Rt (incident + target)
Поток виртуальных фотонов
Z2 1
F 2 2
b 
Спектр виртуальных фотонов (интегрированный по b), Z = Zt
2
dn
(

) z

1
b

f( min
)
d
  
[X.Artru e.a. PL 40B (1972) 43]
Нелинейные эффекты КЭД. Многофотонные обмены.
Фото- и электроделение ядер — актинидов с малой
передачей энергии и импульса
Реакции под действием электронов и позитронов
Кулоновская диссоциация релятивистских ядер
Фотоядерные реакции на фемтосекундном лазере
SOURCE OF MONOCHROMATIC PHOTONS
DRIVEN BY POSITRON IN-FLIGHT ANNIHILATION
USING INTERNAL TARGET OF THE STORAGE RING VEPP-3
L.Z. Dzhilavyan1, S.I. Mishnev2,V.G. Nedorezov1, D.M. Nikolenko2,
I.A. Rachek2, D.K. Toporkov2,3
1
Institute for Nuclear Research RAS, Moscow
2
Budker Institute of Nuclear Physics SB RAS, Novosibirsk
3
Novosibirsk State University, Novosibirsk
E-mail: dzhil@cpc.inr.ac.ruр.
EMIN-2012
Энергия позитронов 600 МэВ
Светимость 6х1032 cm2
Бинирование 540 кэВ
Поиск узких резонансов
(дибарионы, пентакварки ..)
DE min = 250 кэВ
Нелинейные эффекты КЭД.
(Фотоделение ядер...)
Экзотические ядра
Эта-мезон , Изобара ....
Взаимодействие нестабильных
мезонов с ядрами.
Поиск векторного бозона А'
При угле коллимации 5 – 10 мрад :
 — мезонное ядро углерода
  E
E = 600 MeV
p
Ep + E n = m
n
Y = 10-26 cm2 106 s 102 0 N/cm2 = 1/s
Что такое гипер-ядро, дельта-ядро, эта-ядро и т. д.?
Ar, Xe, Kr ,U - струйная мишень
В.Г.Недорезов, Ю.Н.Ранюк.Фотоделение ядер за гигантским резонансом
Наукова думка (1989).
Cпектр виртуальных фотонов
Elim e(q2,W)
q2
0
Научный Совет по электромагнитным взаимодействиям РАН
(с 2012 г. - секция Совета по релятивистской ядерной физике и физике тяжелых ионов)
Программа «Исследование ядерной материи и астрофизических процессов на пучках фотонов, электронов и
релятивистских тяжелых ионов
В Программу научных исследований РАН на 2012-2018 годы (раздел «Ядерная физика»)
включен следующий пункт :
Исследование электромагнитных взаимодействий ядер и нуклонов, включая
прецизионные измерения амплитуд фоторождения мезонов, спиновых структурных
функций нуклонов, мезонов, гиперонов, легчайших ядер. Изучение нелинейных
эффектов квантовой электродинамики на пучках электронов, позитронов,
релятивистских ионов и фотонов от фемтосекундных тераваттных лазеров.
GRAAL
E=600÷1500 МeV
DE=16 МeV
P100%
NOT IN SCALE
Energy spectrum of gamma beam
measured by tagging system
(trigger — spaghetti or thin monitor)
Random coincidences
trigger - spaghetti
No cuts
Coincidences
betweeen plastics of the
tagger
p > p
Ar LASER :
GREEN -UV 340 нм
RED - 514 нм
Curve - MAID-2001
p > 0+n
LASER :
GREEN -UV 340 нм
RED - 514 нм
Curve - MAID-2001
Total photoabsorption cross section for free proton
(subtraction and summing methods) GRAAL-2008
Total photoabsorption cross section for the deuteron
(subtraction and summing methods) GRAAL-2009
(normalized)
Black points – Armstrong 1972
Open triangles – GRAAL
Subtraction method
Black triangles – GRAAL
Summing method
Partial and total cross sections on the proton
(deuteron target)
Total photo-absorption cross section for 12С.
Crosses - GRAAL data,
full points – Bianchi e.a. [4]
open points - Mirazita e.a. [5]
“Universal curve” - full line.
Partial cross sections for one and double p and  mesons photo-production on
quasi-free proton (open dots) and quasi-free neutron (stars).
Free proton data are shown for comparison (open dots).
Фоторождение эта мезонов на легких ядрах
Мечение мезонов
Корреляционный анализ нуклонов отдачи
[Mосква, EMIN-2001, p.170 ]
135
547


- Ядро – сумма квазисвободных нуклонов
      + полная кинематика
- Низкий уровень фона
768 782 M, MeV
 
Number of the charged tracks in forward = 1
Number of the neutral clusters in BGO = 2
20<theta<100
simulation
Experiment
Kinematics is not
included
Заключение:
От прошлого к будущему
Данные по сечениям фотоделения и полным сечениям
фотопоглощения на тяжелых ядрах указывают на вклады процессов
высокого порядка по , деление ядер фотонами с малой
передачей энергии и импульса ?
Новые возможности : изучение взаимодействия нестабильных
мезонов с ядрами («Меченые мезоны»)
Эксперименты на монохроматических пучках, получаемых разными
методами, будут востребованы.