Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Vật lý nguyên tử và hạt nhân: Nghiên cứu một số phản ứng hạt nhân cần thiết cho thiên văn học

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

78
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là Xác định các mức năng lượng mới của 26Si trên ngưỡng alpha bao gồm các trạng thái lượng tử spins và chẵn lẻ. Từ những thông tin này, cấu trúc nhóm của hạt giàu proton 26Si sẽ được khảo sát.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sỹ Vật lý nguyên tử và hạt nhân: Nghiên cứu một số phản ứng hạt nhân cần thiết cho thiên văn học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM ------ ------ Nguyễn Ngọc Duy NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN CẦN THIẾT CHO THIÊN VĂN HỌC Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân. Mã số: 62 44 05 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2013 Công trình được hoàn thành tại: - Đại học Tổng hợp Tokyo, Nhật Bản. - Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam. Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Lê Hồng Khiêm PGS. TS. Vương Hữu Tấn Phản biện 1:................................................................. Phản biện 2:................................................................. Phản biện 3:................................................................. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: ………………………………. …… vào hồi ........., ngày …...... tháng ............ năm ……... Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam. - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam. Mở đầu Vật lý hạt nhân đóng vai trò quan trọng trong sự cải biến thế giới. Việc nghiên cứu vật lý hạt nhân mang lại nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như công nghiệp, nông nghiệp, y học,…Hơn nữa, vật lý hạt nhân còn là chiếc chìa khoá để nghiên cứu vũ trụ bao la. Những mô hình của sự hình thành và phát triển sao đã dự đoán về sự tồn tại của các quá trình hạt nhân đang diễn ra trong vũ trụ. Khảo sát những phản ứng hạt nhân cần thiết cho thiên văn học có ý nghĩa rất quan trọng không chỉ trong lĩnh vực thiên văn mà còn cả đối với lĩnh vực cấu trúc hạt nhân. Ngoài ra, những hạt nhân không bền trong môi trường sao được cho là sẽ giúp chúng ta có những kiến thức mới hơn về cấu trúc hạt nhân. Với những thiết bị hiện đại dành cho nghiên cứu hạt nhân hiện nay, chúng ta hoàn toàn có thể tiến hành việc khảo sát các phản ứng xảy ra trong vũ trụ tại các phòng thí nghiệm trên mặt đất. Đây là một điều kiện thuận lợi cho sự khám phá sâu hơn nữa về cấu trúc hạt nhân các hạt không bền và nghiên cứu một cách hiệu quả những phản ứng hạt nhân trong những chuỗi phản ứng của các quá trình tổng hợp nguyên tố trên các sao. Trong đó, một số phản ứng có vai trò hết sức quan trọng trong tiến trình phát triển của sao, cũng như liên quan mật thiết đến những sự bất thường trong quan sát thiên văn. Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến phản ứng Mg(α,p)25Al vì nó có ý 22 nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc hạt giàu proton 26Si trong vùng năng lượng trên ngưỡng alpha (Ethr = 9.164 MeV). Dữ liệu hạt nhân trong vùng năng lượng này dường như còn bỏ trống, trong khi đối với hạt nhân gương của nó, 26 Mg, mật độ mức trong vùng năng lương tương ứng tương đối cao. Ngoài ra, phản ứng này cũng là một trong những mối kết nối quan trọng trong quá trình rp-process tại vị trí hạt nhân 22Mg trong quá trình tổng hợp nguyên tố trong vũ trụ. Suất phản ứng của phản ứng này góp phần giải thích sự bất thường trong việc dò tìm tia gamma năng lượng 1.275 MeV và vấn đề Ne-E hiện nay. Bên cạnh đó, thế “chờ” của 22Mg cũng được làm sáng tỏ dựa trên những kết quả nghiên cứu về phản ứng này và phản ứng 22Mg(p,γ)23Al. 1 Có hai phương pháp cơ bản để khảo sát suất phản ứng: phương pháp sử dụng thông số các mức lượng tử của hạt nhân, có năng lượng tương ứng với vùng nhiệt độ cần khảo sát trong môi trường các sao và phương pháp tính trực tiếp suất phản ứng từ tiết diện phản ứng của phản ứng đó. Chúng tôi đã tiến hành thiết kế đo đạc để thu các mức năng lượng của hạt không bền 26Si và tính toán suất phản ứng của 22 Mg(α,p)25Al thông qua các mức cộng hưởng của 26Si trong thực nghiệm tán xạ hạt không bền 22Mg lên bia khí alpha. Trong khuôn khổ luận án này, chúng tôi trình bày những kết quả thu được từ 22Mg(α,α)22Mg cho hạt nhân compound 26Si và tính suất phản ứng của 22Mg(α,p)25Al. Trên thế giới chỉ có hai nghiên cứu về hạt nhân 26Si trên ngưỡng alpha. Nghiên cứu thứ nhất là phân rã beta từ hạt nhân 26P và nghiên cứu thứ hai là phản ứng 28Si(p,t)26Si. Tuy nhiên, các mức năng lượng trong những nghiên cứu này không xa ngưỡng alpha, và do đó, không thoả mãn được vùng nhiệt độ cao (T > 1 GK) trong môi trường Supernova và X-ray Burst. Cho đến trước luận án này, chưa có một công trình nào đo đạc trực tiếp tương tác Mg+α. 22 Mục tiêu của luận án - Về vật lý hạt nhân: Xác định các mức năng lượng mới của 26 Si trên ngưỡng alpha bao gồm các trạng thái lượng tử spins và chẵn lẻ. Từ những thông tin này, cấu trúc nhóm của hạt giàu proton 26Si sẽ được khảo sát. - Về vật lý thiên văn: Dựa vào các trạng thái kích thích của 26Si từ tán xạ 22 22 Mg+α, xác định suất phản ứng của Mg(p,γ)23Al và phân rã beta của 22 Mg(α,p)25Al, cùng với phản ứng 22 Mg để khảo sát “điểm chờ” 22 Mg. Từ đó, đánh giá nguyên nhân của những sự bất thường trong quan sát thiên văn về tia gamma 1.275 MeV và vấn đề Ne-E hiện nay. Thừa số S-factor cần cho việc xác định suất phản ứng không cộng hưởng cũng được tính toán. - Sản xuất chùm hạt không bền 22 Mg: Sản xuất chùm hạt không bền 22 Mg có độ sạch cao, cường độ lớn và năng lượng thoả mãn vùng trên ngưỡng alpha của 26Si và trong vùng nhiệt độ T = 0.5 - 3 GK. - Kĩ thuật detector: Cải tiến active-gas-target detector để đo đạc đồng thời hạt nặng của chùm hạt tới và các hạt nhẹ bay ra sau phản ứng. Đây là 2 tính chất rất quan trọng và cần thiết đối các loại detector ghi đo phản ứng theo phương pháp động học ngược với kĩ thuật bia dày. Kết quả mới của luận án Về mặt vật lý, luận án đã ghi nhận được sáu mức năng lượng trên ngưỡng alpha của 26Si. Trong đó, có ba mức thấp trùng khớp với hai nghiên cứu trước đó và ba mức mới lần đầu tiên được ghi nhận. Trạng thái spin và chẵn-lẻ của sáu mức này đã được xác định trong luận án này bằng việc làm khớp theo phương pháp R-matrix, dựa trên hàm kích thích tiết diện cộng hưởng của phản ứng 22Mg(α,α)22Mg, những công trình trước đây chưa xác định được trạng thái lượng tử cho các mức này. Đối với thiên văn học, suất phản ứng cộng hưởng của Mg(α,p)25Al 22 trong vùng nhiệt độ sao T9 = 0.5 - 2.5 GK được xác định từ trạng thái cộng hưởng trong 22Mg(α,α)22Mg. Bên cạnh đó, hàm thừa số thiên văn S-factor phụ thuộc vào năng lượng cũng được xác định. Thừa số này quan trọng trong việc ngoại suy suất phản ứng không cộng hưởng của 22Mg(α,p)25Al. Về mặt kĩ thuật thực nghiệm, detector khí loại mới dùng để đo đạc các phản ứng thiên văn đã được thiết kế và đưa vào sử dụng. Ngoài ra, chùm hạt không bền 22 Mg thoả mãn điều kiện cường độ cao cho việc đo đạc tán xạ lên alpha được tạo thành công. Trong đó, số hạt 22Mg được tạo ra không tỉ lệ tuyến tính với cường độ chùm hạt tới của phản ứng tạo 22Mg. Ứng dụng của kết quả nghiên cứu Kết quả trong nghiên cứu này có thể được sử dụng để khảo sát cấu trúc nhóm trong hạt nhân 26 Si trên ngưỡng alpha 9.164 MeV và góp phần giải thích một số hiện tượng bất thường trong quan sát thiên văn, chẳng hạn như tia gamma 1.275 MeV; thế chờ của 22Mg;… Những kết quả thu được trong nghiên cứu này đóng góp vào sơ đồ các mức năng lượng chưa từng được ghi nhận của 26Si. Ngoài ra, các mức này góp phần đánh giá trạng thái kích thích của hạt nhân gương của nó, 26Mg vì trạng thái spin và chẵn-lẻ của các mức kích thích của hạt nhân gương này vẫn còn thiếu rất nhiều. Bên cạnh đó, suất phản ứng của phản ứng 22Mg(α,p)25Al có thể được dùng để so sánh sự cạnh tranh của quá trình bắt proton và phân rã beta của 22Mg. Ngoài ra, 3