2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE

Transkrypt

1 Temat 2. BADANIA EKSPERYMENTALNE I TEORETYCZNE W ZAKRESIE STRUKTURY JĄDRA I MECHANIZMU REAKCJI JĄDROWYCH Prace eksperymentalne w tej dziedzinie prowadzone są w Zakładach I i II, a teoretyczne w Zakładach I i IV. Wyniki badań w tym temacie zaowocowały w 2004 r. 55 publikacjami w czasopismach recenzowanych z wyróżnionej listy filadelfijskiego instytutu ISI. BADANIA EKSPERYMENTALNE zadanie 1. Własności układów wielu ciał oraz oddziaływań złożonych układów jądrowych Zakład I 1. Badanie mechanizmu reakcji w zderzeniach ciężkich jonów. Eksperyment PISA W ramach eksperymentu PISA (Kernforschungszentrum Jülich, Niemcy) przeprowadzono dwutygodniowy cykl pomiarowy przekrojów czynnych na reakcję fragmentacji jąder tarcz Ni, Nb, Au, bombardowanych protonami o energiach 400, 1200, 1900, 2500 MeV. Mierzono jednocześnie widma inkluzywne i koincydencje między poszczególnymi produktami reakcji. Zmierzone widma inkluzywne odznaczają się bardzo dobrą jakością. Zastosowana technika pomiaru pozwala zmniejszyć znacząco błąd systematyczny. Dobra jakość uzyskanych rozkładów przekrojów czynnych pozwala na selekcję i rozwijanie istniejących modeli teoretycznych pod względem ich zgodności z eksperymentem i tym sposobem pozwala na badanie udziału różnych możliwych mechanizmów reakcji w procesie rozpadu jąder, zwanym ogólnie spalacją lub fragmentacją. Analiza danych będzie kontynuowana. Eksperyment FAZA Kontynuowano prace w projekcie FAZA w Laboratorium Problemów Jądrowych w ZIBJ Dubna. Badano procesy multifragmentacji z użyciem wiązek lekkich relatywistycznych jąder, czyli tak zwaną termiczną multifragmentację ciężkich jąder, która jest interpretowana jako jądrowe przejście fazowe ciecz-mgła w obszarze spinodalnym. Na podstawie analizy danych eksperymentalnych przy pomocy statystycznego modelu SMM stwierdzono występowanie dwóch charakterystycznych objętości dla termicznej multifragmetacji. Przeprowadzono pomiary dla reakcji p(5 GeV) + Au na wiązce z Nuklotronu ZIBJ. Badania wykonano we współpracy z ZIBJ Dubna, koordynator: prof. V.A. Karnaukhov. Eksperyment grupy CHICS-i Uczestniczono w pomiarach na synchrotronie CESLSIUS w TSL Uppsala - Ne (100, 200, 300 AMeV) + H; Si (200 AMeV) + H; Si (200 AMeV) + D. Podstawowym celem był pomiar lekkich i ciężkich fragmentów produkowanych w reakcjach nukleon-jądro przy energiach pośrednich. Otrzymane po analizie dane pozwolą na prawidłowe przewidywanie czułości elementów elektronicznych na naturalną radioaktywność, promieniowanie kosmiczne oraz na obliczanie dawki przy naświetlaniach zmian nowotworowych. Praca ta jest wykonywana we współpracy z KRI St. Petersburg i TSL Uppsala. Eksperyment INDRA W ramach współpracy INDRA (GANIL, Caen, Francja), prowadzono prace przy kalibracji piątej kampanii eksperymentalnej detektora INDRA. Opracowano nową metodę identyfikacji ładunku i masy ciężkich fragmentów produkowanych w reakcji. Analizowano energię wzbudzenia i spinu pociskopodobnego fragmentu w reakcji 107 Ag + 58 Ni, 52 16

2 MeV/n. Eksperyment LAND Prowadzono prace nad identyfikacją cząstek naładowanych rejestrowanych w detektorze LAND w ramach eksperymentu S254@GSI we współpracy z GSI Darmstadt. 2. Badanie struktury jądra i mechanizmu reakcji w zderzeniach lekkich jąder z powłoki p. a) Procesy wielostopniowej wymiany klastrów w reakcjach na lekkich jądrach, badanie zależności energetycznej oddziaływań jądrowych, badanie procesów wymiany ładunkowej. Uczestniczono w eksperymencie na cyklotronie ŚLCJ w Warszawie (współpraca z INP Kijów, Ukraina). Zmierzono rozkłady kątowe dla reakcji 12 C ( 11 B, 15 N) 8 Be przy energii 11 B 49 MeV dla stanów podstawowych i wzbudzonych 8 Be i 15 N. Wyniki zostały zanalizowane przy pomocy metody sprzężonych kanałów reakcji, przy czym w schemacie sprzężeń uwzględniono kanały: elastyczny, nieelastyczne, oraz jedno- i dwustopniowe reakcje przekazu. Wyznaczono zależność od energii parametrów modelu optycznego dla kanału 15 N + 8 Be. Zmierzono rozkłady kątowe dla elastycznego i nieelastycznego rozpraszania 7 Li + 11 B przy E LAB = 44 MeV dla przejść do stanów podstawowych i wzbudzonych 7 Li i 11 B. W obliczeniach metodą sprzężonych kanałów reakcji uwzględniono rozpraszanie elastyczne, nieelastyczne, reorientację 7 Li i 11 B, oraz przekazy lekkich klastrów. Wyznaczono parametry deformacji badanych jąder, oraz zależność energetyczną parametrów modelu optycznego. Zmierzono rozkłady kątowe dla elastycznego i nieelastycznego rozpraszania 11 B + 14 C przy E LAB = 45 MeV dla pełnego zakresu kątów rozproszenia. Analiza metodą sprzężonych kanałów reakcji pokazała, iż jedno- i dwustopniowe transfery dają zaniedbywalny wkład do tego rozpraszania. Ponadto z analizy tej uzyskano ujemny moment kwadrupolowy stanu podstawowego 14 C; podobnie deformację stanu wzbudzonego 2 + (8.318 MeV). Obliczenia z użyciem modelu jednocząstkowego jądra opisują znacznie lepiej dane doświadczalne 14 C niż analiza przy pomocy modelu kolektywnego. b) Produkcja egzotycznych jąder. Eksperyment COMBAS Do opisu danych eksperymentalnych uzyskanych w FLNR JINR Dubna dla reakcji 18 O(35 AMeV) + 9 Be( 181 Ta) zastosowano model QMD. Symulacje modelowe w sposób zadawalający opisują uzyskane eksperymentalnie korelacje pomiędzy liczbami atomowymi i liczbami masowymi oraz liczbami atomowymi izotopów i ich prędkościami dla emitowanych w przód fragmentów o ładunkach z obszaru 2 Z 10. Model zawodzi w opisie rozkładów prędkości izotopów, jakkolwiek należy podkreślić, iż uzyskane eksperymentalnie rozkłady prędkości charakteryzujące się znacznym udziałem fragmentów o prędkościach przewyższających prędkość pocisku są raczej trudne do zinterpretowania. Badania wykonano we współpracy z ZIBJ Dubna, koordynator: prof. Yu.Ts. Oganessian. zadanie 2. Własności jąder w warunkach normalnych i ekstremalnych Zakład II 1. Badanie wysokospinowych stanów w jądrach z obszaru 208 Pb niedostępnych w procesach syntezy jądrowej. Opublikowano przegląd wyników dotyczących struktur yrastowych w trudno dostępnych jądrach 125, 126 Sn, 130 Te i w jądrach z obszaru 208 Pb z naciskiem na systematykę wysokospinowych sprzężeń wibracji oktupolowych. Zidentyfikowano stany yrastowe w egzotycznym izotopie 211 Pb. Przygotowano publikację 17

3 wyników. Zakończono badania stanów wysokospinowych i zlokalizowano długożyciowy stan izomeryczny w jądrze 207 Pb rozpoczęto przygotowywanie publikacji. Zakończono badania stanów wysoko-spinowych w jądrze 208 Pb przeprowadzono analizę interpretacyjną i rozpoczęto przygotowanie publikacji wyników. Opublikowano wstępne wyniki badań wysokospinowych stanów i izomerów w jądrze 205 Tl. 2. Spektroskopowe badania neutrono-nadmiarowych jąder z obszaru 48 Ca z wykorzystaniem głęboko-nieelastycznych zderzeń ciężkich jonów. Przeprowadzono kompletną analizę stanów yrastowych w podwójnie magicznym jądrze 48 Ca produkowanym w trzech niezależnych i komplementarnych eksperymentach. Uzyskano także nowe informacje z badania rozpadu beta 48 K. Wyniki przedstawiono w wykładzie konferencyjnym. Zidentyfikowano wysoko-spinowe stany w izotonach N=30 50 Ca i 51 Sc, w których dotychczas znano jedynie pierwszy stan wzbudzony. Wysoka energia stanów 4+ i 11/2- odpowiednio wzmacnia wniosek o zamknięciu podpowłoki N=32. Wyniki przedstawiono na konferencji. Zidentyfikowano stany wzbudzone jądra 56 Ti zasilane w rozpadzie beta egzotycznego izotopu 56 Sc. Wyniki opublikowano. Przeprowadzono bezpośrednie badania wzbudzeń yrastowych jądra 56 Ti produkowanego w głęboko-nieelastycznych reakcjach dające komplementarne wyniki do badań rozpadu 56 Sc. Potwierdzono brak przewidywanego przez teorię zamknięcia podpowłoki neutronowej przy N=34. Wyniki opublikowano. Zmierzono zredukowane prawdopodobieństwa przejść B(E2; 0+ 2+) w jądrach 52,54,56 Ti. Wyniki potwierdzają zamknięcie podpowłoki neutronowej przy N=32. Przygotowano publikację. Rozpoczęto analizę rozkładów kątowych i korelacji gamma dla danych z pomiaru z użyciem układu GAMMASPHERE dla systemu 48 Ca (330 MeV)+ 238 U. Uzyskano wstępne wyniki potwierdzające wcześniejsze sugestie oznaczeń spinów w jądrach z pobliża 48 Ca. Przygotowano realizację zaakceptowanego przez PAC eksperymentu 48 Ca+ 238 U na nowym układzie pomiarowym CLARA+PRISMA w Laboratori Nazionali di Legnaro. 3. Badanie struktury izotopów Zr, Y i Sr przy granicznych wielkościach spinów w obszarze konkurencji procesów syntezy i rozszczepienia. Zanalizowano rozkłady kątowe gamma dla oznaczenia spinów i parzystości stanów wzbudzonych w izotopach 91,92,93 Zr. Zidentyfikowano struktury yrastowe w neutrono-nadmiarowych izotonach Rb, Br, Se i Ge. Zanalizowano stabilność szczeliny energetycznej powłoki N=50. Wyniki opublikowano. Powyższe badania (punkty 1-3)prowadzono we współpracy z Argonne National Laboratory (USA), koordynator: prof. R.V.F. Janssens; Purdue University (USA), koordynator: prof. P.J. Daly; Michigan State University (USA), koordynator: prof. P. Mantica; INFN Padova/Legnaro, koordynator: prof. S. Lunardi. 4. Gigantyczny rezonans dipolowy jako narzędzie do badania własności jąder atomowych w zależności od masy, krętu, temperatury i izospinu. Kontynuowano badania dotyczące przejścia Jacobiego w lekkich jądrach, obserwowanego w rozpadzie gigantycznego rezonansu dipolowego. W szczególności rozwinięta została część interpretacyjna, bazująca na zastosowaniu modelu termicznych fluktuacji kształtów jądra w oparciu o nowy rodzaj modelu kroplowego LSD. Wyniki były prezentowane na konferencjach międzynarodowych (2 wykłady zaproszone, 2 seminaria). Badano emisję cząstek naładowanych z gorącego, szybko obracającego się jądra 46 Ti. 18

4 Wstępne wyniki, wskazujące na istnienie dużej deformacji w tym jądrze, przedstawiono na sesjach posterowych na 2 konferencjach. Kontynuowano badania dotyczące kształtów ciężkiego jądra 216 Rn przy krętach bliskich granicy na rozszczepienie. Przeprowadzono interpretacje teoretyczną, bazująca na modelu termicznych fluktuacji kształtu, oparta o model LSD, i stwierdzono ze jądro 216 Rn ma kształt prawie sferyczny, aż do krętu, przy którym następuje rozszczepienie. Wyniki przedstawiono na konferencji i opublikowano artykuł w Phys. Rev. C. Kontynuowano analizę danych z eksperymentów przeprowadzonych z użyciem układów HECTOR+GARFIELD w Legnaro, w których badano rozpad gorącego jądra 132 Cs poprzez emisję wysokoenergetycznych kwantów gamma jak poprzez emisje lekkich cząstek naładowanych. Zarówno wysokoenergetyczne widma gamma, jak i lekkie cząstki naładowane mierzono w koincydencjach z rezyduami ewaporacji. Dla reakcji masowoniesymetrycznych stwierdzono znaczący udział emisji przedrównowagowej, zaś dla reakcji masowo-symetrycznych emisja była w pełni statystyczna. Dalsza analiza jest w toku. Analizowano dane z długiego eksperymentu mającego na celu poszukiwanie hiperdeformacji. Analiza widm ciągłych wykazała możliwość istnienia hiperdeformacji. Analiza widm dyskretnych jest w toku. Współpraca z INFN i Uniwersytetem w Mediolanie koordynator: Prof. A. Bracco; IReS Strasburg - koordynator: dr T. Byrski; LNL Legnaro koordynator: dr F. Gramegna; NBI Kopenhaga koordynator: Prof. B. Herskind. 5. Badanie zjawiska superdeformacji jąder z obszaru liczb masowych A~60. Kontynuowano badanie wzbudzeń w jądrach z obszaru A~60 do stanów o maksymalnie uszeregowanych spinach. Przedłużono w 63 Zn dwa pasma rotacyjne do spinów 33/2 - i 31/2 - i znaleziono przejścia łączące te pasma. Zidentyfikowano w jądrze 60 Ni jedno pasmo superzdeformowane wzbudzone do spinu W jądrze 61 Ni zidentyfikowano trzy pasma rotacyjne, w tym dwa superzdeformowane wzbudzone do spinów 33/2 - i 37/2 +. Przeprowadzono identyfikacje pasm superzdeformowanych w jądrach 66 Ga i 67 Ga. W 67 Ga dwa pasma nie mają połączeń z stanami yrastowymi. Analiza danych jest kontynuowana. 6. Spektroskopia jąder neutrono-deficytowych z obszaru A~200. Przeprowadzono 4-tygodniowy eksperyment w ZIBJ (Dubna), przy użyciu układu VASSILISSA (separator fragmentów reakcji) działający z układem detektorów germanowych do pomiaru promieniowania γ i detektorów krzemowych do pomiaru elektronów konwersji i cząstek α). W rozpadach następujących po reakcjach 207 Pb( 48 Ca,xn) 254,253 No i 209 Bi( 48 Ca,2n) 255 Lr mierzono koincydencje γ-α, γ-elektron, γ-γ celem ustalenia struktury nisko wzbudzonych poziomów jądrowych. Wykonano pomiary spektroskopowe jądra izotopu 250 Fm za pomocą układu detektorów germanowych JUROGAM w korelacji z jądrem odrzutu, rejestrowanym przez detektor GREAT w płaszczyźnie ogniskowej separatora jąder odrzutu RITU w JYFL w Jyväskylä. Pomiary koincydencji gamma - gamma - jądro odrzutu umożliwiły badanie zależności dynamicznego momentu bezwładności jądra od częstości obrotów powyżej stanu 18 +, a także charakteru wzbudzeń poza pasmem stanu podstawowego. Współpraca z JYFL w Jyväskylä (Finlandia), koordynatorzy: prof. M. Leino i prof. R. Julin i z Uniwersytetem w Liverpool (Wielka Brytania), koordynator: dr R-D. Herzberg. 7. Badania kolektywnych aspektów wysoko-spinowych wzbudzeń w jądrach powłoki f 7/2 z zastosowaniem metod wyboru kanału reakcji i redukcji poszerzenia dopplerowskiego linii promieniowania gamma. Analizowano dane pomiarowe, zebrane za pomocą układu detektorów germanowych EUROBALL IV w koincydencji z detektorem jąder odrzutu dla zredukowania szerokości 19

5 linii gamma, dotyczące struktury stanów nie-yrastowych w jądrach izotonów N=23 powłoki f 7/2 : 42 K i 43 Ca. Przeprowadzono obliczenia energii stanów i prawdopodobieństw przejść dla pełnej konfiguracji sdfp w modelu powłokowym dla zbadanego uprzednio w tym samym układzie pomiarowym jądra 44 Sc. Współpraca z IReS w Strasburgu (Francja), koordynator: dr T.Byrski, LNL w Legnaro (Włochy), koordynator: dr S. Lenzi oraz Uniwersytet w Tennessee i Oak Ridge Laboratory, koordynator: prof. W. Nazarewicz. 8. Struktura egzotycznych jąder atomowych badana z użyciem wiązek radioaktywnych. Eksperymenty na układzie RISING w GSI Darmstadt: Przeprowadzono pilotażowy eksperyment, w którym wzbudzano stan 2+ w wiązce 84 Kr o energii 113 A MeV za pomocą relatywistycznego (β=40%) wzbudzenia kulombowskiego na tarczy Au. Precyzyjna poprawka dopplerowska umożliwiła otrzymanie w widmie detektorów germanowych znanego przejścia o energii 882 kev oraz na wyliczenie wartości B(E2). Aby otrzymać informację o przewidywanym zamknięciu podpowłoki N=32 przeprowadzono eksperyment, w którym wzbudzano nisko leżące stany w wiązkach 54,56,58 Cr za pomocą relatywistycznego wzbudzenia kulombowskiego. Znaleziono energie stanów 2+ w jądrach 56 Cr i 58 Cr, oraz wstępnie oszacowano wartości B(E2). Przeprowadzono eksperyment z wykorzystaniem dwustopniowej fragmentacji relatywistycznej wiązki, który miał na celu wytworzenie stanów wzbudzonych w jądrach zwierciadlanych z obszaru A 50. Eksperyment pozwolił na zaobserwowanie po raz pierwszy niskoleżących stanów wzbudzonych w lustrzanej parze 54 Fe i 54 Ni. Eksperymenty w Oak Ridge National Laboratory i w National Superconductive Cyclotron Laboratory w MSU (Michigan): Badanie egzotycznych jąder neutrono-deficytowych w obszarze ziem rzadkich: a) dokonano pierwszej obserwacji izotopu 144 Tm rozpadającego się poprzez emisje protonu; b) ustalono strukturę subtelną w rozpadzie protonowym 146 Tm; c) określono skład funkcji falowej stanów, z których następuje emisja protonu, a także stanów 145 Er populowanych w tym rozpadzie; d) prowadzono spektroskopię promieniowania gamma, X i elektronów konwersji nieparzysto-nieparzystych neutrono-deficytowych izotonów N=77: 140 Eu, 142 Tb i 144 Ho; e) ustalono wartości spinów i parzystości oraz ewolucji stanów izomerycznych o konfiguracjach ph 11/2 nh 11/2 i ph 11/2 ns 1/2 przy przejściu od 140 Eu w stronę najbardziej egzotycznego znanego izotonu N= Tm. Prowadzono badania rozpadów beta oraz rozpadów izomerycznych neutrononadmiarowych jąder Ni i Co z obszaru podwójnego zamknięcia powłoki wokół 78 Ni. Odkryto opóźnioną emisję neutronu po rozpadzie beta izotopów Co. Współpraca z GSI Darmstadt (Niemcy), koordynator: H.J. Wollersheim o z ORNL Oak Ridge (USA), koordynator: K. Rykaczewski. zadanie 3. Oddziaływania hadronów i produkcja mezonów w reakcjach jądrowych Zakład I Eksperymenty w KFK Jülich 1. Badanie jąder η-mezonowych oraz oddziaływań mezon η - jądro atomowe. Istnieje interesująca sugestia teoretyczna o kwazi-związanym jądrze z mezonem η. Teoretyczne przewidywania przekroju czynnego na produkcję takiego obiektu dają 20

6 wielkość rzędu kilku nanobarnów. W celu poszukiwania takiego nowego stanu materii jądrowej, skonstruowano i przetestowano plastikowy detektor ENSTAR o dużej akceptancji. Reakcja p + 12 C 3 He + 10 B η była badana przy kinematyce wolnej od odrzutu dla elementarnego procesu p + d 3 He + η w zakresie pędów wiązki od progu reakcji do 3 GeV/c, co odpowiada nadmiarowi energii Q = 230 MeV. Trwa analiza danych. Przygotowanie do eksperymentu WASA W ramach esperymentu ANKE oraz WASA@COSY (Jülich) w celu zastąpienia części używanych obecnie w eksperymencie ANKE proporcjonalnych komór drutowych komorami dryfowymi, zbudowano komorę prototypową oraz pierwszą komorę, która będzie wkrótce używana w eksperymencie jako "First Forward Chamber". Przygotowano rownież elektronikę do odczytu sygnału (zintegrowany wielokanałowy wzmacniacz analogowy z dyskryminatorem) oraz system akwizycji danych wraz z oprogramowaniem do analizy on- i off-line. Zarówno elektronika jak i system akwizycji z oprogramowaniem oraz infrastruktura laboratoryjna są przygotowywane pod kątem używania ich do budowy i odczytu słomkowych komór detekcyjnych dla detektora WASA, który w 2007 roku zostanie uruchomiony w Jülich na akceleratorze COSY. 2. Poszukiwanie dibarionów z dziwnością 1. Jednym z wielkich, a ciągle otwartych problemów fizyki pośrednich energii jest zagadnienie istnienia dibarionów. Motywacją tych badań stało się małe i wąskie maksimum obserwowane w widmie brakującej masy w reakcji p + p K + + X na akceleratorze SATURNE II. w Saclay. Aby zweryfikować złą statystykę tych wyników zaprojektowano nowy eksperyment na akceleratorze COSY przy użyciu spektrometru BIG KARL. Ideą eksperymentu było poszukiwanie stanu o najniższej dziwności (-1) dibarionów D s i D t. Model kwarków przewiduje te stany około 55 i 95 MeV powyżej progu w układzie Λ-p z masami niezmienniczymi odpowiednio 2109 i 2149 MeV. Zbadano reakcję p + p K + + Λ + p poniżej progu na produkcję Σ nie znajdując żadnych takich stanów na poziomie przekroju czynnego 5 nb. 3. Badanie łamania symetrii ładunkowej i izospinowej. Badano łamanie symetrii ładunkowej i izospinowej spowodowane mieszaniem mezonów π 0 i η. Zmierzono zależność energetyczną stosunku przekrojów czynnych na reakcje p + d 3 H + π + i p + d 3 He + π 0. Symetria izospinowa przewiduje, iż ten stosunek przekrojów czynnych powinien wynosić 2, jakiekolwiek mieszanie w układzie π 0 η prowadzi do wartości różnej od tej liczby. Z dwóch pomiarów przy pędach wiązki padającej 1.57 GeV/c i 1.59 GeV/c otrzymano kąt mieszania w układzie π 0 η. 4. Badania oddziaływań w stanie końcowym. Inkluzywne pomiary π + produkowanych w zderzeniach proton-proton przeprowadzono przy pomocy spektrometru wysokiej rozdzielczości BIG KARL w Jülich. Zmierzono podwójnie różniczkowy przekrój czynny pod kątem zero stopni dla reakcji p + p π + + d i p + p π + + n + p celem wyznaczenia udziału stanu singletowego i trypletowego w oddziaływaniu n + p w stanie końcowym w szerokim zakresie energii wiązki. 5. Pomiar masy mezonu η. Ciekła tarcza z deuteru i wiązka protonów o pędzie 1641 MeV/c zostały użyte do precyzyjnego pomiaru masy mezonu η poprzez precyzyjną analizę pędu stowarzyszonego z η wylatującego z 3 He przy pomocy spektrometru BIG KARL. Uzyskano rezultat m η = ±0.044 MeV/c 2, znacząco różniący się od uzyskanego ostatnio przez współpracę NA48 w Laboratorium CERN wyniku o podobnej precyzji. Ta kontrowersja musi zostać w przyszłości rozwikłana. 21

7 6. Badanie łamania parzystości CP w rozpadzie mionów. Eksperyment w Instytucie Paula Schererra w Szwajcarii W ramach współpracy z PSI (Szwajcaria) przygotowano program do identyfikacji zdarzeń odpowiadających rozpraszaniu elektronów do tyłu, na folii ołowianej polarymetru Motta. Analizowano dane zebrane podczas testowego pomiaru przeprowadzonego w celu znalezienia obserwowanego stosunku sygnału do tła dla elektronów rozproszonych do tyłu. Uwzględniono oraz skorygowano straty energii w materiale detektora w celu otrzymania energii elektronów w chwili rozpadu neutronów. Uczestniczono w organizacji, przygotowaniu i przeprowadzeniu pomiaru na wiązce. 7. Prace techniczne. W ramach współpracy z KVI (Groningen, Holandia) uruchomiono system akwizycji danych oparty na bezpośrednim odczycie pamięci pracujących w systemie VME otrzymujących dane z magistrali FERA. Zaimplementowano odczyt systemu PCOS III poprzez magistralę FERA. zadanie 4. Procesy atomowe w zderzeniach ciężkich jonów z atomami Zakład II Prowadzono badania spektroskopii atomowej na wiązce ciężkich jonów ze szczególnym uwzględnieniem spektroskopii wysokiej precyzji w celu zbadania efektów relatywistycznych i granic stosowalności teorii QED. Eksperymenty prowadzone były głównie w eksperymentalnym pierścieniu akumulacyjnym w GSI w Darmstadt (Niemcy). Teoria QED była sprawdzana głównie przez precyzyjne pomiary przesunięcia Lamba i porównanie wyników doświadczalnych z obliczeniami. Po osiągnięciu najwyższej dotychczas w świecie dokładności (14 ev) w wyznaczeniu przesunięcia Lamba w najwyższym gradiencie pola kulombowskiego, jakie może być utrzymywane przez dłuższy czas w laboratorium, tzn. w polu działającym na elektron 1s w H-podobnym jonie uranu oraz po osiągnięciu najwyższej dokładności w podobnych pomiarach wykonanych dla Li-podobnych jonów Au, Pb i U (dokładność ok. 0.2 ev), zbudowano nową aparaturę, która pozwoli na poprawienie dokładności ponad dziesięciokrotnie. Aparatura została przetestowana, a nowe pomiary są planowane na lata W roku 2004 opublikowano artykuł w Phys. Rev. A oraz 5 raportów GSI. BADANIA TEORETYCZNE zadanie 5. Badanie stanów podstawowych i wzbudzonych jąder atomowych Zakład I 1. Model powłokowy ze sprzężeniem do kontinuum i jego zastosowania do opisu struktury jądra z dala od ścieżki stabilności oraz do opisu reakcji jądrowych. Ukończono duży projekt polegający na zastosowaniu modelu powłokowego ze sprzężeniem do kontinuum do obliczenia energii wiązania szeregu izotopów tlenu i fluoru. Wyliczono energie separacji jednego i dwóch neutronów oraz parzysto-nieparzyste fluktuacje (oddeven staggering) energii wiązania. Wyniki porównano z dostępnymi danymi doświadczalnymi i stwierdzono, iż dane te wymagają osłabienia oddziaływania neutronproton w porównaniu z oddziaływaniem neutron-neutron, gdy badane jądra zbliżają się do granicy stabilności ze względu na emisję neutronu (drip-line). Co więcej, przy pomocy uproszczonego modelu sprzężenia do kontinuum, zbadano wpływ biegunów macierzy rozpraszania S na wielkość poprawki do energii wiązania pochodzącej od tego sprzężenia. Zwrócono uwagę na ograniczenia stosowalności modelu w przypadku, gdy biegun ten 22

8 zbliża się do zera energii wiązania, a jego kręt orbitalny l wynosi 0 lub 1. Ponadto zastosowano ten sam model do mikroskopowego opisu niedawno zaobserwowanego doświadczalnie rozpadu promieniotwórczego z emisją dwóch protonów, jak również emisji dwóch protonów ze stanu wzbudzonego jądra atomowego. Zostało to przedyskutowane w dwóch granicznych przypadkach: emisji sekwencyjnej i jednoczesnej emisji klastru dwuprotonowego. W przypadku rozpadu stanu wzbudzonego 1 + w jądrze 18 Ne stwierdzono dominację modu dwuprotonowego, pomimo braku rezonansowych stanów pośrednich. Zaproponowany mechanizm polega na rozpadzie poprzez ogony stanów związanych jądra pośredniego 17 F, które znajdują się w kontinuum. Takie stany nazywane są czasem duchami (ghost states). W przypadku rozpadu radioaktywnego jądra 45 Fe obliczeń dokonano jedynie w przypadku emisji klastra, gdyż kanał pośredni jest w tym przypadku zamknięty. Badania wykonano we współpracy z GANIL, Caen, Francja; koordynator: prof. M. Płoszajczak. 2. Efekty jądrowe w zderzeniach ultrarelatywistycznych ciężkich jonów. Szczegółowo przeanalizowano rolę skóry neutronowej w 208 Pb na asymetrię w produkcji pozytywnie i negatywnie naładowanych pionów. Pokazano, że efekt skóry neutronowej prowadzi do zależności tejże asymetrii od parametru zderzenia. Wykonano obliczenia, które porównano z rezultatami otrzymanymi przez grupę NA49 w CERN. Rozpoczęto analizę efektów elektromagnetycznych pochodzących od spektatorów wytworzonych w zderzeniach peryferyjnych. zadanie 6. Atomy i molekuły mionowe Zakład I 1. Rozpraszanie atomów mionowych i kataliza mionowa syntezy jądrowej. Rozpoczęto przygotowanie programu Monte Carlo do symulacji wychwytu ujemnego mionu przez jądro deuteru d + µ - ν µ + n + n w mionowym atomie deuteru dµ. Program będzie służył do opracowania danych z eksperymentu µd, który jest planowany w PSI (Szwajcaria). Celem eksperymentu będzie badanie elektrosłabego oddziaływania dwóch nukleonów oraz skalibrowanie niskoenergetycznej reakcji d + ν. Obliczono szybkości tworzenia molekuły mionowej dtµ w zderzeniu atomu tµ z tarczą krystaliczną złożoną z molekuł HD, w szerokim zakresie energii. Przekrój czynny tej reakcji jest znacznie większy niż w przypadku zderzenia tµ z molekułą D 2 lut DT, co jest ważne w zastosowaniach praktycznych katalizy mionowej syntezy jądrowej. Wyniki obliczeń prowadzą do poprawnego opisu eksperymentu w zestalonej jednorodnej tarczy HD, wykonanego w TRIUMF (Kanada). Współpraca z Instytutem Kurchatowa, Moskwa, Rosja, koordynator: prof. I. Ponomarev. 23