На сегодняшний день фотовозбуждение гигантского дипольного резонанса в ядрах является актуальным направлением в теоретической и экспериментальной физике, которое оказывается одним из важнейших источником информации о свойствах ядер- ной материи.
Гигантские резонансы - это высокоэнергетические коллективные возбуждения ядер, в которых согласованно участвует значительное число нуклонов ядра и которые проявляются в виде мощных и широких максимумов, доминирующих в сечениях взаимодействия частиц с ядрами [1]. В 1945 году Мигдал предсказал явление, которое в современной физике ядра именуют гигантским дипольным резонансом (ГДР) [2]. Экспериментально данное явление было обнаружено через два года Болдуином и Клайбером [3] в сечениях фотоделения, а позже и в реакциях (у, п) и (у,р).
Основным способом возбуждения ГДР являются гамма — фотоны при тормозном излучении (ТИ) релятивистских электронов в веществе [2, 4]. Однако актуальны и другие способы возбуждения ГДР. Например, ведутся интенсивные исследования дифференциальных сечений ГДР квазимонохроматическими поляризованными пучками фотонов с высокой и перестраиваемой энергией, создаваемых комптоновским рассеянием лазерных фотонов на релятивистских электронах [5]. Так же, взаимодействующие движущиеся ионы с большими зарядами могут обмениваться фотонами и тем самым возбуждать ГДР [6]. Предложены новые идеи по манипулированию коллективными возбуждениями различных мультипольных переходов в четно-четных ядрах посредством вихревых у-фотонов [7].
По реакциям под действием у-квантов и по основным параметрам ГДР (форма, энергетическое положение и абсолютная величина), наблюдаемых в их сечениях, накоплен огромный экспериментальный материал. На пучках тормозного у-излучения выполнено большинство экспериментов, в которых были получены данные по сечениям фотоядерных реакций. Но в традиционных методах получения информации о сечениях реакций есть недостатки [8]. Поэтому рассматриваемый метод возбуждения будет очень полезен в получении данных, так как эксперименты на пучке будут способствовать прогрессу и в области теоретического описания физических процессов в области энергий возбуждения до 40 МэВ.
Каналирование заряженных частиц в кристаллах — это движение частиц вдоль «каналов», которые образованы параллельными друг другу рядами атомов. А частицы испытывают скользящие столкновения с рядами атомов, удерживающих их в этих «каналах» [9].
Если частица подойдёт на малое расстояние к ядру, то она может рассеяться на угол, который больше критического, и выйти из режима каналирования. В решётке расстояние между атомами составляет около 0,1 нм, а амплитуды тепловых колебаний по порядку значений — около 0,01 нм. Можно заметить, что область, которая недоступна для каналирования, то есть область вблизи атомных цепочек, по отношению ко всей оставшейся области равна примерно 1 %. Следовательно, если имеется хорошо коллимированный пучок с расходимостью меньше критического угла 0с, то примерно 99 % частиц пучка будут захвачены в режим каналирования, при условии, что такой пучок будет направлен вдоль атомных цепочек.
Спектр излучения при каналировании (ИК) для электронов с энергией менее ГэВ — несколько ГэВ характеризуется широким максимумом при энергиях фотонов до нескольких десятков МэВ, что позволяет исследовать (у, п) фотоядерные реакции в нижестоящей мишени. При равной толщине излучателя поток ИК более чем на порядок превышает поток тормозного излучения и может быть эффективно использован для изучения фотоядерных реакций в области гигантского дипольного резонанса, а также для генерации импульсных пучков нейтронов [10]. Детальные расчеты выхода нейтронов из тяжелых мишеней Au, Pb, U и Zn, облученных ИК, показывают нетривиальную зависимость как от энергии падающего электронного пучка, так и от ориентации электронного пучка относительно плоскостей каналирования кристалла.
Предложена новая схема возбуждения ГДР для тяжелых ядер, использующая излучение, вызванное (110) плоскостным каналированием электронов в кристаллах. Получены следующие результаты:
1. Построена физическая модель выхода реакции гигантского дипольного резонанса в тяжелых ядрах излучением (110) каналированных электронов в кристалле Si;
2. Выход реакции ГДР ИК для 797 Аи при энергии каналированных электронов E=2800 МэВ и угле влета к (110) плоскостям кристалла 0 = 0 в 8,8 раз больше, чем выход ГДР ТИ;
3. Выход ГДР зависит от угла влета электронов относительно кристаллических плоскостей каналирования. Для 797Аи, при угле влета электронов к (110) плоскостям кристалла 0 = 0, выход ГДР имеет максимальное значении при энергии электронов 2800 МэВ, а при угле влета 0 = 0.7 • 0с имеет максимально значении при энергии электронов 1600 МэВ;
4. Наибольшее значение выхода ГДР ИК для изотопа 3,Znболее чем в 2 раза превосходит аналогичное значение выхода ГДР по сравнению с изотопом 3,Zn.
Дальнейшее направление работы по данной теме будет связано с осевым каналированием и возбуждением гигантского квадрупольного резонанса в ядрах излучением каналированных релятивистских электронов в кристалле кремния.
