Sympozjum SHE 2017 Challenges in the studies of super-heavy nuclei and atoms

Transkrypt

1 Sympozjum SHE 2017 Challenges in the studies of super-heavy nuclei and atoms Kazimierz Dolny

2 Organizacja UMCS, NCBJ, UW i ZIBJ-Dubna ZIBJ sponsorowało około 70 uczestników Statystyka - uczestników 120 referatów 88 (35 - sesje plenarne 53 - sesje równoległe) Referaty polskich uczestników sesje plenarne - 6 sesje równoległe - 7 chairmani - 4 sesje plenarne

3 Tematyka: Podsumowanie osiągnięć ostatnich lat w produkcji, badaniach własności spektroskopowych, chemicznych i atomowych pierwiastków super-ciężkich. Urządzenia badawcze i plany budowy nowych dedykowanych akceleratorów i bardziej wydajnych układów detekcyjnych. Teoretyczne metody opisu własności SHE.. Próby odpowiedzi na pytania: Jakie są najbardziej efektywne metody wytworzenia nowych nieznanych pierwiastków i nowych cięższych izotopów znanych pierwiastków? Gdzie są granice wyspy stabilności i tablicy nuklidów? Jakie są własności jąder i atomów super-ciężkich?

4 Proton number 2017 X+ 208 Pb, 209 Bi Fl Nh Og Ts Lv Mc 48 Ca+X Mt 277 rozpad spontaniczne rozszczepienie neutron number

5 A.V. Yeremin

6 Maksymalne eksperymentalne wartości przekrojów czynnych na produkcję SHE RIKEN Wniosek: ograniczenia eksperymentalne > 100 fb zwiększyć intensywność wiązki!

7 Czasy życia Y. Ts. Oganessian Wniosek: T 1/2 rośnie ze wzrostem liczby neutronów. T 1/2 maleje ze wzrostem liczby protonów

8 Badania własności chemicznych A.V. Yakushev

9 Teoria - W. Nazarewicz, P. Schwerdtfeger Uwzględnienie efektów relatywistycznych - ich wpływ na położenie orbit elektronowych i własności chemiczne SHE. W 2013 (grupa NZ) uwzględniając efekty relatywistyczne obliczono prawidłową temperaturę topnienia Hg. Czy Og jest gazem szlachetnym? T Top C C e - electron localization function ½ - jednorodny gaz Fermiego

10 Efekty relatywistyczne rosną jak Z 2 linie ciągłe rel. linie przerywane nonrel. A.V. Yakushev

11 Badania własności chemicznych atomów SHE (możliwe dzięki podwójnej separacji fizyka i chemia) Dubna, GSI, RIKEN Cn 112 metale Nh 113 lotne? Fl 114 P. Schwerdtfeger Sg Z=106 A.V. Yakushev

12

13 Badania własności jądrowych i atomowych M. Laatiaoui 48 Ca Pb

14 Pomiary mas on line GSI Spektroskopia SHE GSI, Dubna, Riken {koincydencje - (EC), ER- (EC) } Plany na przyszłość: Metody wytworzenia nowych nieznanych pierwiastków i nowych cięższych izotopów znanych pierwiastków superciężkich. Badania własności spektroskopowych. Badania własności atomowych Nowe urządzenia badawcze.

15 Jak produkować pierwiastki o Z > 118? Problemy eksperymentalne: Wiązka 48 Ca wymaga targetu o Z > 98. Możliwości: Z= Es, 254 Es T 1/2 = 472 d, d Z= Fm T 1/2 = d Alternatywy: cięższe pociski dużo mniejsze przekroje czynne Ekperymenty 2007/ Ni+ 238 U * 58 Fe+ 244 Pu GSI Dubna Ograniczenia przekrojów czynnych < 0.1 pb < 0.4 pb Eksperymenty 2010/ Ti Bk * 50 Ti Cf * 54 Cr Cm * Nowy mechanizm reakcji lub intensywniejsze wiązki?

16 W. Nazarewicz

17 3D TDHFB

18 Równania Langevin + statystyczny rozpad Reakcje wielonukleonowego transferu nie prowadzą do produkcji SHE. A.V. Karpov

19 Reakcja fuzja-wyparowanie. Zderzenie jądrojądro, które może doprowadzić do syntezy SHE. survive evaporation residue fusion CN capture CN fission fast fission FBD σ(synthesis) π 2 l σ l (cap)p l (fusion)pxn l 0 (survive) T. Cap, K. Siwek-Wilczyńska, J. Wilczyński, Phys. Rev. C83, (2011) K. Siwek-Wilczyńska,T.Cap, et al.. Phys. Rev. C (2012)

20 σ(synthesis) cap cap π ( E) ( E) R lmax 2 2 l 0 W. Świątecki, K. Siwek-Wilczyńska, J. Wilczyński Phys. Rev. C 71 (2005) , Acta Phys. Pol. B34(2003) 2049 Systematyka 3 parametrów B 0, w, R uzyskana poprzez dopasowanie formuły do 48 eksperymentalnie wyznaczonych około barierowych krzywych wzbudzenia na reakcje fuzji w zakresie 40 < Z CN < 98 (K. Siwek-Wilczyńska, J. Wilczyński Phys. Rev. C 69 (2004) ) 2 l 0 X (2l E B0 gdzie : X, 2w (2l 1)P(fusion)P(survive) l max obliczone z wartości przekroju czynnego na wychwyt (capture). pół-empiryczna formula 1) T (1 erf l l erf X X ) 2 l ( l max 1) 2 exp( X 2 ) E w 2 Gaussowska funkcja błędu Formuła wyprowadzona przy założeniu: Gaussowskiego kształtu rozkładu barier na reakcje fuzji Klasycznej formuły σ fus (E,B)=πR 2 (1-B/E)

21 P l (fusion) J. Błocki, W. J. Świątecki, Nuclear Deformation Energies, Report LBL (1982) R 2 d 2 d 1 R 1 CN r Równanie dyfuzji Smoluchowskiego dla potencjału parabolitycznego λ= (d 1 + d 2 )/(R 1 + R 2 ) - parametr charakteryzujący szyjkę ρ = r/(r 1 + R 2 ) odległość środków kul Δ = (R 1 - R 2 )/(R 1 + R 2 ) parametr asymetrii P l (fusion) = ½(1-erf H l /T) H l - bariera dla fuzji T - temperatura układu

22 P l (survive) model statystyczny Dane wejściowe - dla wszystkich jąder w kaskadzie deekscytacji masy w stanie podstawowym, bariery na rozszczepienie, poprawki powłokowe oraz deformacje jąder (w stanie podstawowym i siodle). W naszych obliczeniach używaliśmy danych wyznaczonych z użyciem warszawskiego modelu mikro-makro z uwzględniem kształtów nieosiowych. M. Kowal, P. Jachimowicz, A. Sobiczewski, Phys. Rev. C82 (2010) M. Kowal, P. Jachimowicz, J. Skalski, arxiv: σ(synthesis) P. Jachimowicz, M. Kowal, J. Skalski (to be published) lmax 2 π (2l l l l 0 s inj 1)P (fusion)p (survive) R 2 d 2 d 1 r R 1

23 Systematyka parametru s inj uzyskana z dopasowania do eksperymentalnych wartości przekrojów czynnych dla reakcji 48 Ca + X (fuzja-wyparowanie xn) K. Siwek-Wilczyńska et al. Phys. Rev. C86 (2012)

24 Systematyka s inj użyta do przewidywań przekrojów czynnych dla Z = 119 and 120 Największe przekroje czynne uzyskano: Ti Bk (~30 fb) 48 Ca Es (~20 fb) 51 V Cm (~10 fb) Ti Cf (~7 fb) 54 Cr Cm (~1 fb)

25 Nowe izotopy znanych pierwiastków produkowane w procesach xn fuzja-wyparowanie full circles Dubna open circles - GSI 294 Lv (~250 fb) K. Siwek-Wilczyńska et al. Phys. Rev. C86 (2012) Ts (~100 fb) 292 Ts (~200 fb)

26 Eksperyment z silnie radioaktywnym targetem - cztery izotopy kalifornium. Wytworzenie nowych izotopów Og i Lv w reakcjach gorącej fuzji (xn) f i isotopic content * T 1/2 "weighted" cross section ( A Og) 252 i 249 f i σ i (A) 249 Cf 250 Cf 251 Cf 252 Cf 50.29% % % 0.02 % 351 y 13.1 y 898 y 2.64 y * Jan. 2015, K. Rykaczewski, private communication

27 Produkcja nowych izotopów znanych SHE w procesach fuzja-wyparowanie z emisją cząstek naładowanych pxn and xn: 48 Ca + X ZA CN* Z-1 (A-1)-x ER + p +xn 48 Ca + X ZA CN* Z-2 (A-4)-x ER + +xn Y. Ts. Oganessian H. Hofmann G. Adamian K. Siwek-Wilczyńska V p = (Z CN 1) (MeV) V = 2.88 (Z CN -2)/[1.47(A CN -4) 1/ ] (MeV) W. Parker et al. PRC 44 (1991) 774 z systematycznych badań widm protonów i alf w procesach fuzja-wyparowanie w bardzo ciężkich układach.

28 Przewidywania dla reakcji pxn - Z = Solid lines Vc = (Z CN 1) (MeV) W. Parker et al.. PRC 44 (1991) 774 Dash lines Vc MeV (~15 MeV)

29 Nowe izotopy znanych pierwiastków od Cn do Lv produkowane w procesie xn Solid line Vc = 2.88(Z CN -2)/[1.47(A CN -4) 1/ ] Lv * Fl * + Dash line V c MeV New: 286 Cn (15 fb) 287 Cn (60 fb) 290 Fl (45 fb) 291 Fl (215 fb) 291 Mc (13 fb) 292 Mc (170 fb) 294 Lv (6.5 fb)

30 proton Og Ts Lv Mc Fl Nh xn cross section > 100 fb Mt 277 xn cross section > 10 fb pxn cross section > 1 fb neutron xn

31

32 Hideto En yo RIKEN

33 M. Lewitowicz

34

35 Hideto En yo

36 Element 117Ts tenessine