Nghiên cứu phân rã Gamma nối tầng của hạt nhân 170Yb ra 158Gd

TRUÒNG DAI
HOC
TÒNG IlOP HA
NOI
Pham
DÌnh
Khang
r:
NGHIÉN CÙU PHÀN RÀ GAMMA NÓI TANG
CÙA HAT
NHÀN ^^^Yb VA ^^^Gé
Chuyén ngành
Ma so
Vàt ly
hat
nhàn
nguyén tu
10203
^ f
LUAN AN PHO
TIEN
SI KHOA HOC TOÀN LY
•tu
Co van Khoa hoc : PGS. PTS.
Dàng
Huy Uyén
f-
U'^L^TiU
i,4'\
i
i'iji ^

HANOI
1993
MUC LUC
Trang
Ma dau
4
CHUONG
1:
CXC VAN DE VE LY
THUYÈT,
TÌNH TRANG
THlTC NGHlfM
NGHIÉN
CÙtJ
PHAN RÀ GAMMA NOI TANG 9
I Tinh
toàn
ly thuyet doi vói
phàn rà
gamma noi
tàng
9
1 Tinh
cxiàng
do
phàn rà
gamma noi
tàng
9
2 Tinh toàn mat do

mijfc va
do rpng phóng xa riéng phàn. 11
2-1 Mat do
mùc
11
2-2 Do rong phóng xa riéng phan 17
II
Tinh
trang
thiic
nghiem
nghién cijfu
phàn rà gamma noi tàng. 23
1
PhUdng phàp
trùng phùng gamma - gamma 23
2 Tinh trang
th\lc
nghiem nghién
cù\j
phàn rà gamma noi tàng. 24
CHUdNG
2:
SU DUNG PHUdNG
PHÀP
CQNG BIÈN DQ
CAC XUNG TRÙNG
PHÙNG NGHIÉN
COU
PHÀN RÀ GAMMA NOI TÀNG

Ò
HAT NHÀN
^''^Yb
VA
^^^Gd.
27
I
Phifdng phàp
cpng bién dò càc xung trùng phùng 27
1
Vàn
de chung 27
2 Dang
phò
thu
dUdc
28
2-1 Dang
phd tdng
28
2-2 Phd mot detector 29
2-3 Tinh hieu xuàt ghi 31
3 Càc hieu
ufng ành hiiòng tói
dang phd vi phàn
3 2
3-1 Trao ddi
nàng lugng giua
càc detector 32
3-2 Ành

huòng
cùa trùng phùng phóng gamma - gamma 32
3-3
Tuang
quan góc 33
4 Càc
phUdng
phàp nàng cao chat
lUdng
thóng tin thu
dtfdc.
. .
33
4-1 Su dung
tién
khuyech dai
co
bào chdng chap xung. 33
4-2 Su dung he do nhiéu detector 34
II Bo tri
thLfc
nghiem do dac 36
1 Do phàn rà gamma noi tàng
dói
vói hat nhan
-*-'"Yb
36
2
E)o
phàn

rà
gamma noi tàng cùa hat nhàn
^^^Gd 39
CHUONG
3:
XAY DUNG
Sd
DO
PHÀN
RÀ VA CXC
KET QUX
THU
BUOC
. .
41
I Xày
d\fng
sd do phàn
rà
41
1 Xày
diing
sd do mùc nhd
phUdng
phàp SACP 41
1-1 Xàc dinh thù tu càc chuyen
dai
41
1-2 Dành già do tin cay cùa sa do mùc 42
2 Xày

d'ufng
sd do mùc trén
ed so
so
lieu tu
phàn
ùng {n,}^) va
(n,
22)
43
2-1 Chinh xàc già tri
nàng luang
càc chuyen
dai
thu
dugc
trong
phàn
ùng
(
n,
23)
theo so' lieu phàn ùng
{n,lS)
43
2-2 Chinh xàc
nàng
luang cùa càc mùc trung gian 45
2-3 Xap xep vào sa do mùc càc chuyen
dai

quan
sàt
duac trong
phàn ùng
{n,ÌÌ
ma
khòng
thà'y
dugc
trong phàn ùng
(n,
2i().
, ,45
2-4 Xàc dinh thù tu chuyen dai trong càc chuyen
dai
noi
tàng
don
le
46
2-5 Tinh toàn su càn
bang cuòng
do chuyen
dai
à càc trang
thài kich thich
lón
47
2-6 Xap xep càc chuyen
dai tu

phàn ùng
{
n,
^
)
ma
chùng khòng
dua
dugc
vào sa do mùc cùa phàn ùng
(n,
2Jf)
48
3 -
II Càc ket qua thu
dUdc
vói hai hat nhàn
^"^^Yb va
^^^Gd.
.
. 50
1 Doi vói hat nhàn
^"^^yb
50
1-1 Càc ket qua 50
1-2 Nhan xét 58
2 Doi vói hat nhàn
^^^Gd
59
2-1 Sa do phàn rà 59

2-2 Tinh dac biet cùa phàn rà gamma
nói
tàng cùa
-^^°Gd.
.
.
66
2-3 Càc chuyen
dai nó'i
tang khòng phàn tàch dugc
va
sai
so'
he
thò'ng 71
2-4 Nhan xét 72
Ket
luan
74
Tài lieu tham khào 77
Tieng Anh.
77
Tieng Nga 80
Phu
lue
85
4 -
Mò
dàu
Trong chuyén ngành

vat ly
nàng phd hat nhàn,
viee
ma rong
vùng nàng
lugng va
tàng sd
lugng
hat nhàn dugc nghién cùu
trong thuc nghiem
là
mot dinh
huóng
nghién cùu quan
trong.
Doi vai vùng nàng lugng kich thich cùa hat nhàn lón han
B^^
( Bn - nàng lugng
lién
ket cùa natron vói hat
nhàn) va
vùng
nàng
lugng
kich thich
thap
E^
<
1-2
MeV

phd hoc
natron va
phd
hoc hat nhàn co dien cho phép tim ra nhung quy
luàt
xàc dinh
tinh chat cùa càc trang
thài
kich thich này. Trong
lue
dò
vùng trang thài
tién
compound (trang
thài
kich thich c6 nàng
lugng nhò han nàng lugng lién ké't cùa natron vói hat nhàn)
thuc
té^
con
bi bò ngò.
Ve
mat thuc nghiem, nghién cùu càc
trang thài tién compound gap khó
khan
ca bàn là mat dò mùc
cao,
tiet dien phàn ùng ddi vói
tùng
mùc nhò,

khi
ghi
bue
xa
gamma bang detector bàn dàn, phd
co
dang phùc tap do
qua
trình tàn xa
compton làm
tàng phòng,
qua
trinh tao càp khi E
> 1022
KeV
cung làm ành
huòng manh
tói dang phd. Ve mat ly
thuyé't,
qua
trình dòng hoc cùa trang
thài
mot hat
chuyé'n sang
trang thài phùc tap cùng chua dugc
de
càp
mot
càch xàc dàng.
Nhu vay dà hình thành nhung yéu cau chung ddi vói phuang

phàp thuc
nghiem
mói de nghién cùu càc trang thài tién
compound:
-
Co
khà nàng nghién cùu hat nhàn ben bà't ky
va
nghién
cùu hat nhàn phàn rà phóng xa.
Thu dugc thòng tin cu the ve càc
tinh
chat cùa càc
trang thài cùa hat nhàn trong vùng nàng lugng kich thich
róng
nhà't.
-
Co
the so sành truc tié'p càc ké't qua thuc nghiem
va
tién doàn màu nhàm kiem tra dò chinh xàc
va
vùng
su
dung màu.
Hien
nay
co
nhung phuang phàp nghién cùu tinh chat càc
trang thài tién compound nhu sau:

a) Phàn tich phd tia
X
cùa càc phàn ùng
(n,
X)
b) Nghién cùu phàn ùng
(
n,
JJ«)
e)
Nghién cùu phàn ùng bùt
va
bàt mot phàn.
Tuy nhién, do khà nàng su dung cùa càc phuang phàp trén,
rò ràng'chùng
chua dàp ùng càc yéu
càu
nghién cùu thuc
nghiem
càc mùc tién compound nhu dà
liét
ké.
Tu
nàm 1983, tai Dupna
xuàt
hién thòng bào dàu tién
ve
phuang phàp nghién cùu phàn rà gamma nói tàng cùa hat nhàn
khi bàt natron nhiét nhò
su

dung 2 detector
Ge(Li)
vói càc
thòng sd binh
thuóng (hieu
suàt ghi, do phàn giài nàng lugng.
do phàn giài thài gian)
co
the tao ra càc phd don giàn ve
dang
va
phàn
tich
càc chuyén dói nói
tàng ve bac
phàn rà cùa
trang thài compound
(
trang thài hat nhàn hgp phàn)
.
Bòi vi
phàn lón phàn rà gamma cùa trang thài compound là phàn rà
gamma
nói
tàng
va
càc mùc tién compound dugc tao thành sau
chuyén dói gamma sa càp nén
su
dung phuang phàp

thuc nghiem
mai này sé thu dugc nhiéu thòng tin ve trang thài tién
compound han càc phuang phàp khàc.
6 -
Dang thóng tin thu dugc nhu sau:
a) So dò phàn rà ( trong vùng nàng lugng 1 <
E^
< 4 MeV )
dugc tao nén bòi chuyén dói sa càp dù manh.
b) Càc thòng
so
trung bình cùa phàn rà : Tdng
lyw
- cuóng dò
cùa tàt cà càc chuyén dói noi tàng giùa càc trang thài hat
nhàn hgp phàn
va
trang thài kich thich thàp
E^
< 1 MeV, phàn
bò'
cùa chùng
lày
trung bình trong khoàng nàng lugng dù lón
co
500 KeV.
;
De
thu dugc nhiéu sd lieu
ve

vùng càc trang thài tién
compound
va
so
liéu the
hién tinh phi
thòng
ké
trong
phàn rà
gamma,
chùng tòi dà chpn càc hat nhàn
-'-^Yb va ^
Gd a vùng
cuc dai' 4S cùa hàm
lue
natron làm ddi tugng nghién cùu do a
nhùng hat nhàn này tòn tai nhùng trang thài trung gian riéng
biét dugc tao ra
tu
càc chuyén dói
nói
tàng manh.
Muc tiéu cu
thè
cùa luan àn nhu sau:
1
-
Tié'p
tue

nghién cùu thuc nghiem chuyén dói gamma
nói
tàng
giùa trang
thài
compound
ve
nhóm mùc kich thich thàp cùa hat
nhàn hgp phàn
-^^°
Gd vùng cuc dai 4S cùa hàm
lue
natron. Trén
ca sa càc già tri nàng lugng chuyén dói cùa càc chuyén dói
ndi tàng, xày dung sa dò phàn rà cùa hat nhàn này. Qua su so
sành càc già tri cuóng dò chuyén dói ndi tàng thuc nghiem vói
tinh toàn ly thuyet, rùt ra càc ket
luàn
cà ve ly thuyet
làn
thuc nghiem.
- 7
2
-
Nghién cùu phàn rà ndi tàng cùa hat nhàn
^ ^
Yb trong
phàn rà phóng xa
p
:

-^'^
Lu
—»-
-'-^^
Yb. Thu thàp càc sd lieu
ve
cuóng do phàn rà nói tàng, sa do mùc
va
càc dac trung khàc
cùa càc trang thài kich thich trung gian cùa hat nhàn Yb.
3- Tim kiem càc khà nàng nàng cao dung lugng
va
chat lugng
thòng tin thu dugc dói vói phuang phàp thuc nghiem dugc
su
dung.
Càc nghién cùu thuc
nghiem
dugc hoàn thành
nhó
phuang phàp
cpng
bién dò xung trùng phùng
(
Method of Summation Àmplitude
of Coinciding
Pules)
-
con gpi
là phuang phàp SACP - nghién

cùu phàn ùng
(
n,
2 2f)
trén he phd ké' gdm 2 detector Hp.
Gè
tai
phòng thi
nghiem
vàt ly natron Dupna. Càc ké't
qua
chinh thu
dugc nhu sau:
1 - Phd càc chuyén dói nói tàng kép tao nén càc trang thài
trung gian cùa hat nhàn san phàm
trong
vùng nàng
lugng
rpng.
Dà xàc dinh dugc càc già tri nàng lugng
va
cuóng dò cùa
138
chuyén dói ndi tàng doi vói hat nhàn
"
Gd. Ngoài
ra
chùng
tói
con

thu dugc phàn bd trung bình cuóng dò chuyén dói ndi
tàng phu thuòc vào nàng lugng chuyén dói sa càp
E-,
va
rùt ra
càc ké't
luan
ve tinh toàn ly thuyet cuóng dò chuyén dói gamma
ndi tàng.
2 - Dà thu dugc 57 phd vi phàn cùa càc chuyén dói ndi tang
trong phàn rà
P
cùa hat nhàn
-^'^
Lu
—^-'-^^
Yb. Sàp xep
va
bd
sung vào sa do mùc cùa hat nhàn
^'^
Yb thém 52 mùc mói, cung
8 -
càp càc sd liéu
ve
cuóng dò chuyén dói nàng lugng rat gàn
nhau tao nén càc nhóm da bòi Diéu này cùng the hién
mot
uu
diém cùa phuang phàp SACP là

co
khà nàng phàn tàch càc thành
phàn cùa da bòi dù nàng
lugng
cùa càc chuyén dói gamma
rat
gàn nhau. Càc ké't qua thu dugc dà khang dinh tinh uu viet cùa
phuang phàp
SACP va co thè
thày phuang phàp này
là
buóc
tié'n
mói
ve
nguyén tàc trong nghién cùu hat nhàn phàn rà phóng xa.
3-
Ké't luan
ve
viéc nàng cao
chat
lugng
va
dung lugng thòng
tin thu dugc qua viéc
su
dung he do nhiéu detector.
CHUdNG
1
CÀC VAN DE VE LY

THUYET,
TINH TRANG
THl/C
NGHIEM
NGHIÉN CÙtJ
PHÀN RÀ GAMMA NOI TANG NÓI CHUNG.
Rò ràng là viéc dành già sd liéu thuc nghiem thu dugc
chi
co
y
nghia
khi so sành vói càc ké't
qua tinh
toàn
ly
thuyé't.
Tu
su so sành
dò
ta
co
the rùt ra
mot
so' ké't luan
ve
dói tugng dugc nghién cùu,
ve
ly thuyé't mó tà càc qua trình
xày ra trong dói tugng
dò.

Trong chuang này a phàn thù nhàt
sé xem xét mot càch ngàn gpn mot
so
màu ly thuyet
de
tinh
toàn cuóng dò phàn rà gamma nói tàng. Phàn thù hai he thòng
lai tinh trang thuc
nghiem nghién cùu phàn
rà
gamma nói tàng
tu truót
tói nay.
I. TINH TOÀN LY THUYET DOI
VÓI
PHÀN RÀ GAMMA NOI TANG.
1.
CUòng
do
phàn rà
gamma noi
tàng.
Cuóng dò phàn rà nói tang
i^^
lién quan giùa mùc ban dàu
X
va
mùc cuòi f qua trang
thài trung
gian g biéu thi nhu sau:

ÌXX(E,E^) = ,
(1.1)
vói
r.
va r £
là dò rpng phóng xa riéng phàn cùa càc chuyén
dói gamma
F^
va F
là dò rpng phóng xa toàn phàn,
con
nàng
lugng chuyén dói sa càp là
E^
va
thù càp là
E
-
E^
Neu
co
1 mùc trung gian dugc tao nén bai càc chuyén dói
sa càp
co
nàng lugng nàm trong khoàng
E^,
den
E^^
+ AE thi
cuóng dò tdng cpng sé

bang:
- 10
AI
^»
"
^^y^( ^y
^c^
1
g-1
^^.g^^X^^gf^^c-E^)
r
r
^;^
g
1.2)
Vi
trong thuc nghiem
khòng xàc dinh truc tié'p dugc thù
tu chuyén dói cùa càc lugng
tu
gamma nén chuyén dói vói nàng
lugng
E^
-
E^
co thè
là chuyén dói sa càp, vói nàng lugng
E^
là thù càp, Khi
dò,

cuóng dò phàn rà gamma nói tàng tóng cpng
ma
mot
trong
hai chuyén dói cùa
nò co
nàng
lugng
E là :
^iyi(( %E^)
1
r^g(Ej()rgf(E^-Ey)
1
r
h(Ee-Ey)r^^f(E,)
E
g=l
h^9
+ E
h=l
^P^Th
Neu tinh den càc
he
thuc:
(1.3
P(
Eg)
dEg
va
pi

E^)
dE^,
AE
ta thu duac:
AE
AE
Alyj{Ey,E^)
r;^g(Eì^)rgf(E^-E^)
-<n.>
+
r
r
r;^h(Ec-Ey)rh(E)f)
r^^h
<o^>
•Ph
(1.
4)
11 -
ò day
h là chi sd cùa mùc trung gian tao nén
bòi
chuyén dói
sa càp vói nàng lugng
(
E^
- Ew) va
< p > là mat dò mùc trung
bình trong khoàng AE. Trong thuc nghiem già tri
AIj^jj(Ey,

E^)
tuang ùng vói dien tich phàn phd vi phàn trong khoàng nàng
lugng AE . Tò'ng cpng càc già tri
AI^y(
E^,
E^)
theo càc mùc
trung gian khà di g
va
h dugc ky
hiéu bang
Ivw,
Vay
Ijfvlà
tdng
cuóng dò cùa tàt cà càc phàn rà gamma nói tàng giùa trang
thài compound X
va
trang thài cuòi f.
Tu
biéu thuc ( 1.4)
de
dàng thày ràng cuóng dò tdng cpng
cùa càc phàn rà gamma nói tàng dugc xàc dinh
bang
tich cùa dò
rpng phóng xa riéng phàn
va
màt dò mùc duói nàng lugng lién
ké't cùa natron vói hat nhàn. Nhu vay

de
tinh già tri cuóng dò
cùa phàn rà nói tàng giùa trang thài compound
va
mot mùc
cuòi,
càn thiét tinh mat dò mùc hat nhàn a nàng lugng dà biét
vói càc
so
lugng
tu
cu
thè va
dò rpng phóng xa riéng phàn cùa
chuyén dói giùa hai mùc dò
(
càc
so
lugng
tu
cùa mùc compound
dà
biét) .
2 Mat do mùc
va
do rpng phòng xa
riéng
phàn.
2-1 Màt do mùc hat nhàn:
vàn de mò tà màt dò trang thài hat nhàn vói càc dac trung

lugng
tu
xàc dinh là mot trong nhùng vàn
de
ca bàn cùa vàt ly
hat nhàn. Hién nay viéc tinh toàn ly thuyet ddi vói mat dò
trang thài cùa hat nhàn
co
the chia thành càc dinh huóng sau:
Giài
phàp td
hdp:
Viéc giài bài toàn già tri riéng sé cho biet mat dò mùc
12
( sd trang thài trong mot khoàng nàng
lugng).
Hamilton cùa hat
nhàn
co
dang:
^ = ^sp ^ Vir ^ "q
(2.
1)
vói
Hgp
-
thè'
hat nhàn 1 hat mó tà truóng trung binh cùa he
nucleon,
H

j^^^
- tuang tàc càp trong kénh hat - hat dàn den
tuang quan càp dang siéu chày,
H
- tuang tàc du trong kénh
hat -
lo
trong.
Giài phàp td hgp cho phép tinh toàn màt dò mùc
a
nàng
lugng kich thich bàt ky trén ca sa
so'
liéu
ve
hamilton hat
nhàn thu dugc khi nghién cùu càc trang thài kich thich thàp.
Tuy nhién su phùc tap thuc té' khi tinh toàn dói vói nguói làm
còng tàc thuc nghiem là khó
khan
lón.
Giài phàp nhiét dona hoc:
Né'u già thiét hat nhàn là he hat
co lap va
dac trung
bang
M + 1 tich phàn chuyén dòng, su lién he giùa màt dò trang
thài P cùa he va entropi S sé biéu thi nhu sau:
P( q) =
exp

S(q)
2^)(M+l)/2
_
1^.1/2
(2.2)
De xàc dinh
P(q)
càn xàc dinh entropi cùa
he
nhung
de
làm diéu dò càn biét phd trang thài cùa he - giài bài toàn
già tri riéng vói hamilton vi du nhu dang 2-1. Do vay biéu
thùc 2-2 khòng the làm ca sa xàc dinh chinh xàc màt dò mùc.
Giài phàp bàn vi
mó
Giài phàp này dua trén mot so già thié't làm don giàn vàn
de
vi du nhu coi hat nhàn nhu he hat khi tuàn theo phàn bd
- 13
Fermi.
Hién nay à nhùng màu
ly thuyé't
nhu vay nguói
ta
chù y
tói càc hieu ùng khàc nhau khòng
lién
quan tói tinh thò'ng ké
nhu su tuang tàc càp

va
dao dòng bé mat hat nhàn.
Nhùng già thiet
ve
hat nhàn nhu mot
he
khi tuàn theo quy
luàt thò'ng ké Fermi là nhùng vàn
de
ca bàn cùa màu hat nhàn
phd càp nhàt. Vói su
tié'p
càn nhu
vày,
màt dò mùc
trang
thài
kich thich dugc xàc dinh nhu
mot
hàm cùa nàng lugng kich
thich
U
vói hai thóng sd a
wà o
[5]. Màt
dò
mùc phu thuòc
nàng
lugng
kich thich

va spin co
dang:
{
2J + 1)
exp (
2jnj
-
( J +
1/2)
2
/
{ 2(7^)
)
p(
U,
J)
=
; (
2.
3)
24|y a3 al/4 ^5/4
con mat'dò
mùc toàn phàn phu thuòc nàng lugng nhu sau:
exp
( 2 J aU)
p( U) = ,
(2.4)
12jTa al/4 ^5/4
a
day

a thóng
so
mat dò mùc,
a
- thòng
so
phu thuòc spin
va
a
dugc tinh nhu sau:
6
a^
=
(aU)l/2
<
m2
> . (2.5)
Càc
so'
liéu thuc
nghiem ve
màt dò mùc còng huóng natron
hay chinh xàc han là càc so liéu
ve
khoàng càch
trung
bình D
giùa càc còng huóng là thóng tin truc tié'p kiém tra su dùng
dàn cùa còng thùc
(2.3).

Viéc so sành vói thuc
nghiem
lap
tue
chùng tò ràng su phu thuòc nhu vày càn bd sung thém nhùng
- 14 -
hieu ùng khòng
lién
quan tói càc già thié't thdng ké nhu:
a) Hieu ùng càp nucleon [54].
b) Hiéu ùng
lóp [
23].
Càc so liéu thuc nghiem
ve
thòng so' mat dò mùc khòng don
diéu phu thuóc sd khdi A. Moi tuang quan giùa ti sd
a/A
va
bd
chinh lóp
(
the hién hiéu ùng lóp) dugc phàt hién
va
nghién
cùu
rat
chi tiet trong càc còng trình [17, 45, 53, 57]. Su
tuang quan
dò chi ra

vai
trò quan
trpng
cùa
hiéu
ùng
lóp
trong viéc mó tà càc dac trung thòng ké cùa hat nhàn. Trong
càc còng trình [46, 47, 48, 49] viéc khào sàt su thay ddi cùa
thóng
so'
mat dò mùc a theo
so'
khò'i A cùng cho càc ké't
qua
nhu vày.
Tu
su so sành vói
so'
liéu thuc nghiem thu dugc, trong
mot
so'
truóng hgp [12], màt dò mùc thàp dugc mò tà nhu sau:
1
p( U)
=
exp ((U-Uo)/T) ,
(2.8)
T
vói càc thóng so tu do

UQ
va
T tot han 2. 4.
Cùng nén
luu
y ràng ddi vói hat nhàn A < 40
va
nhùng hat
nhàn
co
N hoàc Z nhò han sd magic 1-2 don vi thi viéc mó tà
màt dò mùc nhu
2.
8 khòng thich hgp cho vùng nàng lugng lién
ké't natron. Càc tàc già cùa còng trình [12] giài thich dò là
vi nhùng hat nhàn này
co
sd mùc kich thich rat it, viéc
chuyén su mó tà mat dò mùc
tu
vùng nàng lugng thàp tói vùng
gàn nàng lugng lién két natron khòng don giàn.
Nhùng diém dac biét cùa thòng sd a dugc tinh den trong
15
dang chung
ma
chùng dugc mó tà
trong
già thié't cùa phuang
phàp bd chinh lóp [47, 51]. Càc sd lieu

ve
tuang quan cùa dai
lugng
a/
A
va
bd chinh lóp là ca sa
de
he thò'ng hoà su phu
thuòc cùa thòng sd a vào sd khdi A. He thùc ca bàn cùa su he
thdng hoà
[ 47] :
f(U)
a(
U,
Z,
A)
= à(
A)
( 1+
E^(
Z,
A) )
, (2.9)
U
a
day
f(
U) va
a(

A)
lién quan vói càc già tri A
va U
qua càc
thòng
so cu va ^ bang
dang sau:
à(
A) = «A
+
/3A2
, (
2.
10)
va f ( U) =
1
-
exp( -
ìf U) .
(2.
11)
càc già tri
a,
0
va
H
dugc làm khóp vói thuc
nghiem bang
phuang phàp
bình

phuang tói
thiéu va
sau khi làm khóp vói 203
hat nhàn
co
càc già tri sau:
cv = 0,
154 ;
^
= -
6,
3 X
10"^
;
Jf
=
0,054
MeV"l
Viéc
làm
khóp
co thè là
ddi vói mot
so
hat nhàn trong nhùng
vùng nào dò va sé
co
càc già tri khàc.
Mot so tàc già
[il]

dà dua ra phuang phàp mò tà phàn
doan mat dò mùc cùa hat nhàn
trong
vùng nàng
lugng
kich thich
tu
0 den 10 MeV. Ca
so
cùa phuang phàp là càc
he
thùc cùa màu
khi Fermi vói su dich chuyén ngugc. Phu thuòc nàng
lugng
kich
thich
U va mómen
góc J, he
thùc co
dang sau:
(2J + 1)
exp
[2ja(
U-A)
-
J( J + 1) / ( 2
r;^)
]
p(
U,

J) = .
(2.12)
24jT
a^
al/4 (u-A+t)5/4
16 -
Màt dò mùc toàn phàn
co
dang:
exp (
2ja(
U-A) )
p( U) = .
(2.13)
12|y o al/4(U-A+t)5/4
Nhiét dò t thu dugc
tu
phuang trình:
U - A =
at^
- t
2.
14)
Thòng sd phu thuòc spin
o
dugc xàc dinh nhu sau:
6
o^
=
(aU)l/2< m2

>
=
Jt/h^
. (2.15)
7r2
Càc biéu thùc
2.
12,
2.
13 khòng chuyén thành biéu thùc
cùa màu khi Fermi khi A=0, chùng chi
co
dang gàn
giòng
càc he
thùc cùa
mà~u
khi Fermi
va
khòng phàn ky khi U
—^
0 ddi vói
A < 0.
Càc dai lugng a, A
va
J dugc xàc dinh
tu
su mò tà sd
liéu thuc
nghiem

tot nhàt. Trong [20] dà
su
dung càc sd liéu
phd hpc ó vùng nàng
lugng thàp
va già tri khoàng càch trung
bình D giùa càc còng huóng natron
song
S a nàng lugng lién
ké't
B
cùa
natron
vói hat nhàn. Già
tri
a va A dugc chpn giùa
2 già tri
J^|-,
va
Jtb/^
^*^1 "^tb ^ ^/^ ^^ ^^^
^l-^
thié't
R
=
1,
25A1/^ ^
m
o
2 =

J^^
t/h^
=
0,
0150
A^/^
t.
Dói vói càc hat nhàn
le
-
le va
hat nhàn
co
so' khò'i
le,
A < 0,
con
vói hat nhàn chàn -
e han thi
A
lón
han 0 khòng
nhiéu [20]. Càc già tri A ly thuyé't
co thè
thu dugc trén ca
sa
su
dung phuang phàp tinh
a
còng trình [48]

ma
trong
dò
WM-\:i:-::-y
•:qyéi\
- 17 -
dà dùng
màu hat
nhàn siéu chày
de
tinh hiéu
ùng
chàn
le.
Néu
so
sành
a
va
A
thu dugc
vói J
=
J^|^
va
J
=
1/2
J^|_,
thi co thè

nhan
thày
vói hat
nhàn
A > 70 càc già tri A
khàc
nhau
ed 0,
1 Mev,
con
già tri a
khàc nhau
vào cà 8%.
Qua viéc
so
sành
càc sd
liéu thuc nghiem
vói
tinh toàn
ly thuyé't [46,12,11,19,18,16,49
]
va
khà
nàng
su
dung thuc
te
cùa
càc màu

ly
thuyé't,
màu khi
Fermi
co
tinh
den su
khòng
ddng nhàt
lóp cùa phd 1 hat
[49]
nhó
phuang phàp
bd
chinh
lóp
cùa Structinski
V. M. sé là màu ca bàn cùa mat dò mùc dò so
sành
vói so
liéu thuc nghiem
do
dugc.
Va
cùng
su
dung
màu khi
Fermi
vói su

dich chuyén ngugc
[il] de
tinh cuóng
dò
phàn
rà
gamma
nói
tàng.
Càc
thóng
so
dugc
lua
chpn
vói
truóng
hgp
mòmen
J'
trung binh bang
mot nùa
mómen
quàn tinh
cùa
vàt
ràn.
2-2
Do
rong phóng

xa
riéng phàn.
Theo
1.
4 cuóng
dò
phàn
rà ndi
tàng khòng
chi phu
thuòc
màt
dò mùc
ma con
phu
thuòc
ty so
giùa
dò
rpng phóng
xa
riéng
phàn
va
toàn phàn. Diéu dàng
luu y là
thòng
tin
ve
dò

rpng
phóng
xa
riéng phàn hién
nay chi thu
dugc
tu
tinh toàn
ly
thuyé't.
Ca
so
chung
cho
viéc tinh
toànly thuyé't là ly
thuyé't nhiéu
loan
vi
hàng
sd
tuang
tàc
giùa nucleon
va
truóng dién
tu
là
1/137.
Su

phàn tàch
the
vector
cùa
truóng
dien
tu
theo
da cuc vói gàn
dùng
song dai
cho
biéu thùc
chung
nhu sau
[28]:
BTT
(X
+
1) E
2;\
+1
P^f
( AX) = . ( ) B(
A
X) ,
(2.
16)
il X[(2X+1)!!]2 ±c
18

vói A là ky hiéu chuyén dói dién hoàc
tu
(E hoàc M tuang
ùng)
;
B( AX)
là xàc xuàt chuyén dói dién
tu,
nò ty le vói binh phuang
yeu to' ma tran chuyén dói
M^^^^
vói
M^^
= ^l^f I KAX)
|i>|.
Cu
thè
han
trong truóng
hgp chuyén dói
lién
quan vói su thay ddi
trang thài 1 nucleon, yéu td ma tran
co
the chpn nhu sau:
00
M
if
li
TT

^o 3Ro
Uf( r)
r
U^(
r)
r^
dr
-=
(2.
17)
|T7
X+3
0
Dành già này dua trén già thié't là
U^i
r) va Uj_( r)
là hàm
song
cùa mot nucleon
bang
0 ó ngoài hat nhàn. Diéu dò dàn tói
ké't
luan là
xàc suàt bay
ra
cùa
lugng
tu da cuc bac X ty le
vói
E^^'^l.

Trong
thuc
té' viéc tinh càc yeu td ma tran chuyén dói
rat phùc tap. Han nùa càc yéu tò cùa ma tran chuyén dói
con
phu thuòc vào khoàng càch nàng lugng giùa 2 mùc. Vaiscdp dà
già thié't ty
so
cùa bình phuang yeu td ma
tran
chuyén dói
trén khoàng càch
D^
giùa càc mùc ban dàu cùa chuyén dói
là
hàng sd
va bang
dai lugng tuang ùng tinh ó màu mot hat:
M
if
/ Di =
^mh'
/ D
mh
(2.
18)
Tu
nhung già thié't trén suy ra dai lugng
K(EX)
= <

rj^f(EX)
> / (E
2;N
+1
D^)
^
(2.
iga)
K(
MX) = <
r^f
( MX)
> /
(
E
2 A
+1
t^^)
(2.
19b)
là hàng sd. Càc dai lugng
K( EX) va
K(
MX) con
dugc gpi là hàm
lue.
Nhu vày ta
co thè
tim dugc càc già tri dò rpng riéng
19

phàn cùa chuyén dói phóng xa
( loai
va bac da cuc) né'u nhu
bié't
dugc hàm
lue
thu dugc
tu
thuc nghiem. Diéu dàng nói là
càc thòng tin thuc nghiem ve già tri hàm
lue a
càc hat nhàn
khàc nhau trong khoàng nàng lugng 1
4-15
MeV là khàc nhau,
diéu dò chùng tò nhùng
già
thié't trén
con
là su gàn dùng rà't
thó
[32,
33].
Mot càch nhìn nhàn vàn
de
dang dugc xem xét khàc là
su
dung nguyén
ly
càn

bang
chi tié't
va
mot vài già thié't cho
phép tim dugc dò rpng chuyén dói phóng xa gamma riéng phàn,
con
tié't dién hàp thu lugng tu gamma
luóng
cuc
co
dang cpng
huóng khdng lo. Dò rpng chuyén dói gamma luóng cuc dién dugc
vié't nhu sau:
Di(U)
E4
r2
a^o
< nf|->^> =
^ •
(
2.
20)
3(7rhc)2 ((E2-Eg2)2 +
E^V^^)
Àp dung già thié't cùa
Àxel-Brink
[4],
he thùc
2,
20

dugc thay
bang
càc he thùc don giàn han:
<
r^l
> =
K(E1)/
À^/3
E^
Dj^
, (2.21)
hay là:
K(E1)
=
<
r^l
>/
A^/3
E^
D^,
(2.22)
vói
K(
El)
là hàm
lue
cùa chuyén dói
luàng
cuc dién va dugc
dành già

bang
6, 1 x
10"-*-^
MeV~^.
Trong còng trình [29], viéc
phàn tich càc thòng sd cùa cpng huóng khdng lo thu dugc
tu
dp
rpng riéng phàn trung bình cùa chuyén dói El trong phàn ùng
(x\,Ì)
cho già tri
K( El)
=
3-=-4x10"^^
MeV"^.
De mò tà tot han
càc so liéu thuc nghiem thu dugc
tu
mot sd nghién cùu,
20
nguói ta dà dua ra già thié't là tié't dién hàp thu nàng lugng
lugng tu gamma nhò han nàng lugng lién ket natron
co
dang
khàc vói duóng cong Lorentx. Chàng han nhu
D.
Ph.
Daretxki
va
V. C. Xurotkin

[4 4]
dà già thié't dò rpng cùa còng huóng
khdng
lo
phu thuòc nàng lugng chuyén dói . Trong còng trinh
[30],
V. I. Bondarenko va
M.
G.
Urin
già thié't dò rpng cpng
huóng khdng
id
phu thuòc vào nhiét dò trang thài
cuòi.
Viéc
kiém tra càc già thié't trén qua su doàn nhàn già tri dò rpng
phóng xa toàn phàn cùa còng huóng natron cho thày chùng là
càc già thié't tot. Trong còng trình [50]
V.
A.
Catmenxki dà thu
dugc su phù hgp tòt
giu'a
ly thuyet vói thuc nghiem né'u dua
vào he thùc
2.
20 he
so'
E|

+
47rT2( Ey)
R
= (2.23)
Ey Eg
phu thuòc vào nàng lugng chuyén dói gamma
Ey va
nhiét dò hat
nhàn T.
Co thè
rùt
ra
nhàn xét
là
càc he thùc
trén
dàc
trung
cho
su phu thuòc
tran
cùa dò rpng phóng xa riéng phàn vào nàng
lugng chuyén dói hoàc nàng lugng kich thich. Trong thuc
nghiem
thi cuòng dò dò phàn rà nó'i tàng phàn bd theo nàng
lugng lai bién thién khòng déu.
Ò day
xuàt hién vàn
de
là

trong càc ly thuyé't cùa Vaiscdp
va
màu còng huóng khdng lo ,
ành huóng cùa càu truc càc mùc dàu
va
cuoi lién quan tói
chuyén dói gamma
lén
yeu td ma tran chuyén dói
M-^
dà khòng
dugc tinh den. Vàn
de
này bàt dàu dugc khàc phuc trong màu
- 21 -
hat nhàn siéu chày
ma
nò dugc phàt trién trong càc còng trình
cùa V. G. Soloviev
va
càc còng tàc vién
[42,26,60,21.59].
Trong
ly thuyé't
yeu td ma
tran
chuyén dói
M^^
co thè tinh
dugc truc tié'p né'u nhu

co
dugc sd liéu
ve
càu trùc càc trang
thài dàu
va
cuòi cùa chuyén dói gamma. Su dùng dàn cùa viéc
mó tà càu trùc trang thài dàu i
va
trang
thài
cuòi f
quyé't
dinh dò chinh xàc cùa két
qua
tinh toàn.
Vi
the,
va
do cà khó
khan
do tinh toàn phùc tap, càc ké't
qua
trong ly
thuyet
này
thu dugc chù yéu ddi vói nhùng chuyén dói
tu
trang thài
compound

xuòng
càc mùc
thàp.
Vi khdi
lugng
tinh toàn
va
su
phùc tap cùa màu ly thuyet
là
tra ngai
lón
ddi vói nguói
làm
thuc nghiem nén khà nàng ùng dung cùa nò vào thuc té chua
cao.
Trong càc còng trình nghién cùu phàn ùng
(
n,
21i)
cùa nhóm
cpng tàc vién khoa hpc tai phòng thi nghiem Vàt ly natron tai
Dupna,
de
tinh toàn chùng tói
su
dung hai ly thuyé't tinh dò
rpng chuyén dói riéng phàn là ly thuyé't cpng huóng khdng
lo
vói dò rpng khòng ddi

va
ly thuyé't cpng huóng khdng lo
co
dò
rpng
thay
ddi
theo
nhiét dò
va
nàng
lugng
kich thich cùa hat
nhàn cho chuyén dói El,
"* con
vói chuyén dói
MI va
E2 thi tinh
theo ly thuyé't cùa Vaiskóp . Ly do lua chpn truóc het là do
tinh don giàn
va
khà nàng
su
dung cùa chùng.
Nhu vày viéc tinh toàn sé dua trén càc màu sau:
A. Màu khi Fermi vói dich chuyén ngugc. Càc thóng so cùa
nò
ddi
vói mó
men

quàn tinh
dugc chpn bàng mót nùa
mó
men
quàn tinh vàt ràn.
22
B.
Mà~u
khi Fermi eó tinh dé'n su khòng dòng nhàt lóp cùa
phò mot hat nhó phuang phàp bd chinh lóp cùa Structinski V.
M,
C. Màu Vaiscdp vói T{
L) A^ E
ddi vói chuyén dói loai
MI va
E2, vói chuyén dói El dùng màu cpng huóng khdng
lo co
dò rpng khòng ddi.
.
D. Màu còng huóng khdng
lo co
dò rpng
thay
ddi
theo
nhiét dò
va
nàng
lugng
kich thich cùa hat nhàn ddi vói chuyén

dói El, vói càc chuyén dói
MI va
E2
su
dung
mà~u
ly thuyé't
Vaiscò'p.
- 23
II.
TINH TRANG
THUC
NGHIÈM PHÀN RÀ GAMMA NOI TÀNG
1.
PhUdng
phàp trùng phùng gamma-gamma
Phuang phàp trùng phùng
ìf-^
là mot trong nhùng phuang
phàp kinh dién cùa vàt ly hat nhàn thuc nghiem. He ghi chi
thu nhan thóng tin khi cà 2 detector
co
2 xung ra dòng
thói
(chinh xàc han là thói diém xuàt hién cùa 2 xung
léch
nhau 1
khoàng nhò han khoàng thói gian
con
gpi

là
cùa sd thói gian
cùa he trùng phùng) .
Viéc
su
dung he trùng phùng
X
-
X
trong xày dung sa dò
mùc gàn
lién
vói phuang phàp Ritx. Nguyén ly cùa phuang phàp
này nhu sau: Già
su co
tòn tai sa
dò
phàn rà nhu hình 1,
trong nghién cùu thuc nghiem rò ràng là
phài tòn tai trùng phùng A
va
B, khòng
co
trùng phùng A
va
C hoàc B
va
C.
De
dàng thày ràng viéc

su
dung
phuang phàp trùng phùng nhu trén gap
nhiéu han che,
truóc
hét
là
nhùng han
che nhu sau :
- Hiéu suàt ghi trùng phùng thàp.
- Do qua trình tàn xa, huy càp cùa
nhùng chuyén dói
co
nàng
lugng
lón,
ty
sd dién tich dinh trén dién tich phóng
—' 1 —
0
nhò nén dò tin cày giàm di. Hình 1-1
- Khòng
co
khà nàng xàc dinh thù bac cùa chuyén dói
(là sa càp hay thù càp).
24 -
2.
Tinh
trang thùc nghiem nghién cùu phàn rà gamma ndi tàng.
Viéc

su
dung phuang phàp trùng phùng
Jf-!f
vào nghién cùu
phàn rà gamma ndi tàng vói detector
nhàp nhày
dugc dành già
khà ty my ó còng trình [40]. Nén
luu
y là viéc
thay
the càc
detector nhàp nhày
bang
càc detector bàn dàn cùng khòng khàc
phuc dugc nhùng han
che'
ké trén ( ngoài ra hieu suàt ghi cùa
detector bàn dàn
con
nhò han nhiéu so vói detector nhàp nhày
nén hiéu suàt ghi cùa he do
con
nhò han nhiéu ). Trong còng
trình [14], càc tàc già dà trình
bay
phuang phàp còng bién dò
xung trùng phùng vói viéc su dung 2 detector nhàp
nhày.
Do dò

phàn giài nàng lugng cùa detector nhàp nhày thàp
va
nhiéu han
che nhu dà dugc liét ké, viéc nghién cùu phàn rà nói tàng chi
dugc thuc hién ó nhùng hat nhàn
co
sa dò mùc dan giàn
va
nàng
lugng kich thich thàp [27,
15,24].
Trong càc còng trình trén
chua dua ra dugc so' liéu
ve
cuóng dò phàn rà nói tang
va
viéc
nt^hién
cùu phàn rà gamma ndi tàng vói càc trang thài kich
thich cao gàn nàng
lugng lién
ké't cùa natron cùng chua
he
dugc
de
càp dé'n. Trong nàm
1989,
xuàt hién 1 nghién cùu phàn
rà ndi tàng cùa hat nhàn
•'•^'*Nd [ 10] bang

càch
su
dung 2
detector bàn dàn
Gè
. Tuy ràng trong còng trình này dà trình
bay
he phd ké
co
chat lugng tdt, song
ve
thòng tin
co
the nói
là chua tuang xùng vói k?ià nàng cùa he thié't bi do dac. Qua
còng trình [10] này, chua
thè
thu nhàn mot thòng tin cu
thè
nào
ve
càc vàn
de
sa dd mùc hat nhàn, cuóng dò phàn rà ndi
tàng thuc té
Co thè
nói
day
chi là nhùng thù nghiem buóc
dàu trong nghién cùu phàn rà ndi tàng

bang
he phd ké còng