Nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân trên bia 209bi gây bởi chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 2,5 gev

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------

BÙI THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN
BIA

209

Bi GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG
LƯỢNG CỰC ĐẠI 2,5 GeV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội  Năm 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------

BÙI THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN TRÊN
BIA

209

Bi GÂY BỞI CHÙM BỨC XẠ HÃM NĂNG
LƯỢNG CỰC ĐẠI 2,5 GeV

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM ĐỨC KHUÊ

Hà Nội  2017


LIC MèN
ho n th nh mt nghiản cứu khoa hồc khổng th thiu i nhng sỹ hỉ
trổ. Trong sut quĂ trnh ho n th nh lun vôn ca mnh, em  nhn ữổc rĐt
nhiu sỹ quan tƠm, giúp ù ca quỵ thy cổ, gia nh v bn b.
u tiản, em xin ữổc b y tọ lặng bit ỡn sƠu sc tợi PGS.TS Phm ức
Khuả, ngữới thy  tn tnh hữợng dÔn, ng viản em trong quĂ trnh ho n th
nh lun vôn n y.
Em cụng xin b y tọ lặng bit ỡn vổ hn tợi PGS. TS Bũi Vôn LoĂt, ngữới
thy c biằt  giúp ù, ng viản em trong sut quĂ trnh hồc cao hồc cụng nhữ
ho n th nh lun vôn.
Em xin gòi lới cÊm ỡn chƠn th nh tợi tp th cĂc giÊng viản Khoa Vt lỵ, cĂc
cĂn b phặng Sau i hồc v cĂc hồc viản lợp cao hồc Vt lỵ 2015 - 2017 Â hỉ
trổ v giúp ù em trong quĂ trnh thỹc hiằn lun vôn.
NhƠn dp n y em cụng xin ữổc gòi lới cÊm ỡn chƠn th nh tợi gia nh, bn
b  luổn bản em, c vụ, ng viản, giúp ù em trong sut quĂ trnh hồc tp v
thỹc hiằn lun vôn n y.
H Ni, thĂng 10 nôm 2017

Hồc viản

Bũi Th Hỗng


Mửc lửc
Danh mửc cĂc kỵ hiằu, ch vit tt v t khoĂ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

iii

Danh sĂch hnh v . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

v
Danh sĂch bÊng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vi
M

u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Chữỡng 1. PhÊn ứng quang ht nhƠn vợi chũm photon hÂm nông lữổng
cao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 4 1.1.PhÊn ứng quang ht nhƠn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.1. KhĂi niằm phÊn ứng quang ht nhƠn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.1.2. Sỹ hĐp thử photon bi ht nhƠn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1.1.3. Sỹ khò kch thch ca ht nhƠn sau khi hĐp thử mt photon . . . . . . . . .

7

1.1.4. PhÊn ứng photospallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.1.5. PhÊn ứng quang phƠn hch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9

1.2.Tng quan mt s kt quÊ nghiản cứu v phÊn ứng quang phƠn hch
209

Bi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.Nguỗn bức x hÂm trản mĂy gia tc linac . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3.1. MĂy gia tc electron tuyn tnh 2,5 GeV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

1.3.2. Cỡ ch to chũm bức x hÂm trản mĂy gia tc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Chữỡng 2. Phữỡng phĂp thỹc nghiằm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.XĂc nh suĐt lữổng phÊn ứng bng thỹc nghiằm . . . . . . . . . 22

2.2.Ph k gamma vợi ảtector bĂn dÔn siảu tinh khit HPGe dũng trong ghi
nhn bức x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26


i

2.3.Th nghiằm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29

2.4.Mt s hiằu chnh nƠng cao

chnh xĂc . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.4.1. Hiằu ứng thới gian cht v chỗng chp xung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33

2.4.2. Hiằu ứng tỹ hĐp thử tia gamma trong mÔu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

2.4.3. Hiằu chnh can nhiu phõng x. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.4.4. Hiằu ứng cng

nh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Chữỡng 3. Kt quÊ thỹc nghiằm v thÊo lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1.Nhn diằn ỗng v phõng x to th nh t cĂc phÊn ứng quang ht nhƠn trản bia
209

Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.XĂc nh suĐt lữổng
cĂc phÊn ứng sinh nhiu nỡtron . . . . . . 50
3.3.XĂc

nh suĐt lữổng phÊn ứng quang phƠn hch

209

Bi( ,f) .

53

3.4.ThÊo lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Kt
lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Phử
lửc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

ii


Danh mửc cĂc kỵ hiằu, ch
vit tt v t khoĂ
E : Nông lữổng tia gamma
Eth : Nông lữổng ngữùng ca phÊn ứng ht nhƠn
T1=2 : Thới gian bĂn r ca ỗng v phõng x
I : Cữớng tia gamma hay xĂc suĐt phĂt x
: Hng s phƠn rÂ
HPGe: ảtectỡ bĂn dÔn Gecmani siảu tinh khit
Reaction yield: SuĐt lữổng phÊn ứng
Linac: MĂy gia tc tuyn tnh
Quasi-deutron: GiÊ ỡtron
ti, td,tm: Thới gian kch hot, thới gian phƠn rÂ, thới gian
Pulse heigh: Biản xung
ADC: B chuyn

i tữỡng tỹ s

MCA: B phƠn tch biản a kảnh
Dead time: Thới gian cht
Pile up: Chỗng chp xung
Summing effect: Hiằu ứng cng

nh

Photofission: PhÊn ứng quang phƠn hch

iii

o


Danh sĂch hnh v
1.1

Tit diằn to n phn cuÊ quĂ trnh hĐp thử photon

1.2

Sỹ phử thuc ca khÊ nông phƠn hch v o nông lữ

vợi cĂc bia W, Pt, Au, Pb v Bi. . . . . . . . . . . . . . . .

197

1.3

PhƠn b suĐt lữổng quang phƠn hch trản bia
photon nông lữổng t 300 MeV 1100 MeV. . . . .

1.4
1.5

Tit diằn quang phƠn hch
Bi. . . . . . . . . . . . . . .
PhƠn b suĐt lữổng phÊn ứng quang phƠn hch h

1.6

PhƠn b suĐt lữổng phÊn ứng quang phƠn hch h

1.7

(a).Tit diằn phÊn ứng theo s khi ht nhƠn sÊn p

209

diằn phÊn ứng theo iằn tch ht nhƠn sÊn ph'm.
1.8

SuĐt lữổng ca cĂc phÊn ứng quang ht nhƠn trản
bia

209

Bi vợi nông lữổng chũm bức x hÂm 1 GeV

1.9

PhƠn b suĐt lữổng phÊn ứng quang ht nhƠn trả
bi chũm bức x hÂm nông lữổng cỹc i 2,5 GeV

1.10

Hnh Ênh mĂy gia tc electron tuyn tnh 2,5 GeV

1.11

Ph bức x hÂm phĂt ra t bia W khi bn phĂ bi c

nông lữổng 2,5 GeV ữổc mổ phọng bi phn m
1.12

Sỹ phử thuc hiằu suĐt chũm bức x hÂm v o b d

2.1

Sỹ phử thuc ca hot phõng x v o thới gian kc

thới gian phƠn r (td) v thới gian o (tm)[4]. . . . . . .
2.2

Minh hồa ph gamma thỹc t (bản trĂi) v ph g
(bản phÊi) ữổc ghi nhn bi ảtector. . . . . . . . . .
iv

2.3 Hằ sỡ ỗ khi thit b ghi nhn ph gamma. . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4 Sỡ ỗ th nghiằm chiu x bia Bi bng chũm bức x hÂm 2,5 GeV. . . 29
2.5 Ph BiP5T3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.6 Ph BiP5T13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.7 Sỡ ỗ phƠn r ca

207

Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
209

209 x

3.1 PhƠn b suĐt lữổng ca cĂc phÊn ứng
Bi( ,xn)
Bi theo s
nỡtron phĂt ra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2 So sĂnh kt quÊ lun vôn thỹc hiằn vợi kt quÊ ca tĂc giÊ A.N. Ermakov v
ỗng nghiằp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3

PhƠn b suĐt lữổng quang phƠn hch

209

Bi( ,f) theo iằn tch ca

ht nhƠn sÊn ph'm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.4 So sĂnh
s liằu lun vôn thỹc hiằn vợi kt quÊ ca tĂc giÊ H. Naik
v

ỗng nghiằp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

v


Danh sĂch bÊng
1.1 CĂc thổng s chnh ca Linac ti PAL. . . . . . . . . . .
2.1 Thới gian phỡi v thới gian o mÔu Bi kch hot. . . . . .

2.2 Kt quÊ tnh hằ s tỹ hĐp thử tia gamma trong mÔu
2.3 CĂc nh gamma can nhiu cn xò lỵ. . . . . . . . . . . .

3.1 Kt quÊ nhn diằn cĂc ht nhƠn sÊn ph'm t phÊn ứng q

ht nhƠn trản bia Bi gƠy bi chũm photon hÂm 2,5 Ge

3.2 Nhn diằn cĂc ỗng v to th nh t cĂc phÊn ứng quang
209

hch trản mÔu
Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 CĂc yu t cn thit trong viằc xĂc nh suĐt lữổng ph
209

209 x

nhiu nỡtron
Bi( ,xn)
Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4 Kt quÊ xĂc nh suĐt lữổng cĂc phÊn ứng sinh nhiu
209

209 x

Bi( ,xn)
Bi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 CĂc yu t cn thit trong viằc xĂc nh suĐt lữổng ph
nhiu nỡtron

209

Bi( ,f). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
209

Bi( ,
3.6 Kt quÊ xĂc nh suĐt lữổng quang phƠn hch
3.7 Ănh giĂ sai s kt quÊ thỹc nghiằm xĂc nh suĐt lữổn

vi


M

u

Cũng vợi sỹ phĂt trin ca cổng nghằ, k thut, con ngữới c ng khĂm
phĂ ữổc nhiu iu b 'n trong tỹ nhiản. Mt trong s õ l nghiản cứu v cĂc
phÊn ứng ht nhƠn. Nhớ phÊn ứng ht nhƠn m nhƠn loi ng y c ng hiu sƠu sc
hỡn v cĐu trúc vi mổ ca th giợi vt chĐt muổn hnh muổn vã. T õ ứng

dửng v o
h ng lot cĂc lắnh vỹc trong thỹc tin ới sng nhữ tm ra nguỗn nông lữổng mợi
nông lữổng ht nhƠn, ch to cĂc ỗng v phõng x, phửc vử trong y hồc, ứng dửng
trong vt lỵ thiản vôn, chuyn i chĐt thÊi ht nhƠn... Bản cnh cĂc loi phÊn ứng
ht nhƠn vợi chũm ht tch iằn v vợi nỡtron, phÊn ứng quang ht nhƠn cụng õng
mt phn vổ cũng quan trồng. PhÊn ứng quang ht nhƠn l phÊn ứng ht nhƠn
xÊy ra khi cõ sỹ tữỡng tĂc gia bức x gamma hay cặn gồi l photon vợi ht nhƠn,
sau tữỡng tĂc ht nhƠn cõ th phĂt x nỡtron, proton hoc cĂc loi ht khĂc tũy thuc v
o nông lữổng chũm photon tợi v s khi ht nhƠn bia. CĂc phÊn ứng quang ht
nhƠn thữớng xÊy ra l : phÊn ứng sinh nhiu nỡtron ( ; xn), phÊn ứng
photospallation ( ; xnyp), phÊn ứng to pion ( , xn), phÊn ứng phƠn hch ht nhƠn (
; f), hiằn tữổng phƠn mÊnh ( ; f r). . . Mt trong cĂc thổng s quan trồng trong

phÊn ứng ht nhƠn nõi chung, phÊn ứng quang ht nhƠn nõi riảng õ l tit diằn
phÊn ứng. Tit diằn phÊn ứng phử thuc v o nông lữổng ca ht tợi. Vợi nông
lữổng xĂc nh, cĂc kảnh phÊn ứng khĂc nhau s cho tit diằn phÊn ứng khĂc
nhau. i vợi cĂc phÊn ứng ht nhƠn xÊy ra vợi chũm photon hÂm nông lữổng liản
tửc th thay v xĂc nh chnh xĂc tit diằn ta i xĂc nh suĐt lữổng phÊn ứng.
Viằc xĂc nh suĐt lữổng phÊn ứng cho ta cĂi nhn úng n v cỡ ch phÊn ứng,
phÊn Ănh tit diằn phÊn ứng cụng nhữ

1


Lun vôn Thc sắ

Bũi Th Hỗng

phƠn b thổng lữổng, nông lữổng chũm ht tợi.
Ng y nay, nhớ v o sỹ phĂt trin ca mĂy gia tc, cĂc nghiản cứu v phÊn ứng

quang ht nhƠn khổng ch b giợi hn nhng photon nông lữổng thĐp, m
cặn ữổc m rng tợi vũng nông lữổng cao cù GeV. Cho tợi thới im hiằn ti Â
cõ nhiu cổng trnh nghiản cứu v phÊn ứng quang ht nhƠn vũng nông
lữổng cao, những cõ l vÔn chữa to nản mt bức tranh y v cỡ ch phÊn
ứng quang ht nhƠn vũng nông lữổng n y. i vợi chũm photon nông lữổng
cao, ngo i cĂc phÊn ứng ht nhƠn thữớng thĐy chũm photon nông lữổng
thĐp, ta c biằt chú ỵ tợi phÊn ứng phƠn hch.
Lun vôn vợi t i: Nghiản cứu phÊn ứng quang ht nhƠn trản bia

209

Bi gƠy bi

chũm bức x hÂm nông lữổng cỹc i 2,5 GeV , sò dửng mĂy gia tc tuyn tnh
2,5 GeV ti trung tƠm gia tc Pohang, H n Quc gia tc chũm electron bn v o
bia W to th nh chũm photon hÂm vợi thổng lữổng lợn, cõ ph liản tửc t 0 cho
tợi nông lữổng cỹc i úng bng ng nông ca chũm electron. Chũm photon hÂm n
y ữổc sò dửng chiu v o bia

209

Bi to th nh cĂc phÊn ứng quang ht nhƠn, cĂc

ỗng v bn b bin th nh cĂc ỗng v phõng x. Nghiản cứu thỹc nghiằm ữổc tin
h nh dỹa trản cỡ s kt hổp phữỡng phĂp kch hot phõng x vợi phữỡng phĂp ghi
nhn ph gamma bng ảtector siảu tinh khit HPGe cõ phƠn giÊi nông lữổng
cao, t cĂc nh nông lữổng gamma c trững cho tng ỗng v phõng x v chu ký
bĂn r ta cõ th nhn diằn cĂc ỗng v phõng x to th nh sau phÊn ứng, t õ xĂc
nh suĐt lữổng ca phÊn ứng.
Mửc ch ca lun vôn l nhn diằn cĂc ỗng v phõng x to th nh sau phÊn ứng

quang ht nhƠn khi chiu chũm photon nông lữổng cỹc i 2; 5 GeV v o bia

209

Bi,

xĂc nh suĐt lữổng phÊn ứng quang ht nhƠn sinh nhiu nỡtron ( ; xn)

v suĐt lữổng phÊn ứng quang phƠn hch ( ,f). CĂc s liằu thu ữổc t thỹc
nghiằm ữổc so sĂnh, Ănh giĂ vợi cĂc kt quÊ nghiản cứu khĂc cõ liản quan.
Lun vôn ữổc chia th nh ba chữỡng:
Chữỡng 1: PhÊn ứng quang ht nhƠn vợi chũm photon hÂm nông lữổng
cao.

2


Lu“n v«n Th⁄c s¾

Bòi Thà Hçng

Ch÷ìng 2: Ph÷ìng ph¡p thüc nghi»m
Ch÷ìng 3: K‚t qu£ thüc nghi»m v th£o lu“n
Lu“n v«n ÷æc ho n th nh vîi 23 h…nh v‡ v ç thà, 11 b£ng bi”u, v 26 t i li»u
tham kh£o.

3


Chữỡng 1

PhÊn ứng quang ht nhƠn vợi
chũm photon hÂm nông lữổng
cao
1.1.

PhÊn ứng quang ht nhƠn

1.1.1.

KhĂi niằm phÊn ứng quang ht nhƠn

Photon l ht truyn tữỡng tĂc iằn t. Lỹc iằn t khổng ch tĂc ng lản to n b
ht nhƠn m cặn tĂc ng mức nhọ hỡn na ca ht nhƠn. Do õ sỹ tữỡng tĂc
n y rĐt hu ch cho viằc tm ra cĂc c tnh chung v tng phn ca ht
nhƠn nguyản tò. PhÊn ứng quang ht nhƠn l phÊn ứng ht nhƠn xÊy ra khi cõ
sỹ tữỡng tĂc gia photon vợi ht nhƠn, sau tữỡng tĂc ht nhƠn cõ th phĂt x
nỡtron, proton hoc cĂc loi ht khĂc. PhÊn ứng quang ht nhƠn
l
ra

phÊn ứng thu nông lữổng, do õ iu kiằn mt phÊn ứng cõ th xÊy

l nông lữổng photon (E ) phÊi lợn hỡn nông lữổng ngữùng (E th). cõ chũm
photon vợi thổng lữổng v nông lữổng lợn, ngữới ta thữớng sò dửng chũm bức
x hÂm sinh ra khi cĂc electron ữổc gia tc tữỡng tĂc vợi cĂc ht nhƠn bia nng.

4

Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

CĂc nghiản cứu v phÊn ứng quang ht nhƠn bt

u t nôm 1934, khi m

Chadwick v Goldhaber cổng b mt bĂo cĂo v phÊn ứng ca ỡteri b bn phĂ
bi chũm gamma phĂt ra t

208

Tl (E = 2,62 MeV). Cụng trong nôm õ, hai bĂo
7

cĂo v phÊn ứng quang nỡtron ca Be, mt ca Chalmers v mt ca Gentner
v Szillard ữổc cổng b mt cĂch c lp. Cho tợi khi cõ nguỗn beta nông
lữổng cao v o u nhng nôm 1940, cĂc phÊn ứng quang ht nhƠn ch cõ th
2

ữổc nghiản cứu l cĂc quĂ trnh phƠn tĂch trong D v Be v ch cõ cĂc
nguyản t n y (tr mt v i ht nhƠn d d ng phƠn hch qua phÊn ứng
photofission nông lữổng thĐp) cõ nông lữổng ngữùng thĐp b phƠn rÂ
bi cĂc photon t cĂc nguỗn phõng x gamma phĂt ra. Mt ngoi lằ l nghiản cứu
ca Bothe v Gentner  sò dửng tia gamma phĂt ra ngay t phÊn ứng proton
nhữ mổt nguỗn kch hot.
CĂc nghiản cứu mt cĂch hằ thng v phÊn ứng quang ht nhƠn bt u v o
nôm 1950, sò dửng chũm beta, v d liằu chnh xĂc  ữổc xƠy dỹng bt u
t nôm 1960. Sò dửng cĂc chũm photon gn nhữ ỡn nông (quaisimonoenergetic photons) sinh ra trong quĂ trnh positron tữỡng tĂc vợi vt

chĐt mĐt nông lữổng trản quÂng ữớng bay ca nõ [6].

1.1.2.

Sỹ hĐp thử photon bi ht nhƠn

PhÊn ứng ht nhƠn gƠy bi bức x iằn t cõ th ữổc mổ tÊ bi hai quĂ tr
nh. Sỹ hĐp thử mt photon dÔn tợi mt trng thĂi kch thch trung gian ca ht
nhƠn, ữổc gồi l ht nhƠn hổp phn, sau õ b phƠn r bng cĂch phĂt x
photon, nỡtron hoc cĂc ht tch iằn. Tit diằn to n phn cho sỹ hĐp thử
photon bi ht nhƠn ữổc biu din trản hnh 1.1 [6].

5


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

Hnh 1.1: Tit diằn to n phn cuÊ quĂ trnh hĐp thử photon bi ht nhƠn.

Sỹ kch thch ca cĂc mức nông lữổng ht nhƠn rới rc:
Vợi nông lữổng dữợi 10 MeV, cĂc mức nông lữổng ht nhƠn rới rc trng
thĂi kch thch. Nu photon tợi ch cõ nông lữổng úng bng nông lữổng k
ch thch mt mức ht nhƠn duy nhĐt th tit diằn to n phn tông mnh trản
mt nh cng hững hàp.
Vũng cng hững lữùng cỹc khng lỗ (Giant Resonance):
Vũng nông lữổng t 10 - 30 MeV, mt cng hững rĐt rng ữổc quan sĂt
thĐy trong tit diằn hĐp thử photon to n phn. TrĂi vợi sỹ kch thch cĂc mức
nông lữổng ht nhƠn b cổ lp mức nông lữổng photon thĐp, cĂi gồi l cng

hững khng lỗ ữổc c trững bi dao ng tp th ca proton v nỡtron bản
trong ht nhƠn. Sỹ õng gõp quan trồng nhĐt ca cng hững khng lỗ ữổc k
ch thch bi photon õ l bi v ch lữùng cỹc iằn. Cng hững lữùng cỹc
iằn khng lỗ thữớng ữổc giÊi thch nhữ l mt chuyn ng tp th ca to n b
proton ngữổc chiu vợi to n b nỡtron.
Tữỡng tĂc vợi photon nông lữổng cao:
6


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

Vợi chũm photon tợi nông lữổng cao b hĐp thử s tữỡng tĂc vợi tng nucleon
riảng lã hoc nhõm cĂc nucleon. Sau vũng cng hững lữùng cỹc khng lỗ (30

< E < 140 MeV) cĂc cỡ ch tữỡng tĂc khĂc tr nản quan trồng, photon tợi s ữu
tiản tữỡng tĂc vợi cp nucleon nỡtron-proton (hay cặn gồi l giÊ ỡtron). Trong
mổ hnh n y, giÊ thit rng photon tữỡng tĂc vợi mt cp n-p ( ỡtron) bản trong
ca ht nhƠn l m tông phĂt x nucleon trỹc tip nu khổng cõ sỹ tham gia ca
cĂc ht nhƠn khĂc. Do sỹ tữỡng tĂc ca photon nông lữổng cao
vợi ch mt s t cĂc nucleon, nản tit diằn hĐp thử l tữỡng i nhọ so vợi vũng
cng hững khng lỗ.
Cui cũng, cĂc photon vợi nông lữổng trản 140 MeV cõ th to ra pion
(pion production). Tữỡng tĂc gia photon v cĂc nucleon riảng lã bản trong ht
nhƠn dÔn tợi ỗng khi ữổc to ra bản trong ht nhƠn bia, ỗng khi n y phƠn rÂ
th nh mt pion v mt nucleon, quĂ trnh n y cnh tranh vợi quĂ trnh hĐp thử
photon ca cĂc giÊ ỡtron. TĂn x ca cĂc pion v cĂc nucleon git lũi cụng nhữ sỹ
hĐp thử cĂc pion bản trong ht nhƠn bia to th nh mt thĂc lụ cĂc nucleon
(intranuclear cascade) bản trong ht nhƠn v dÔn tợi sỹ phĂt x cĂc nỡtron cụng

nhữ proton v cĂc pion. CĂc ht n y cụng phĂt trin th nh quĂ trnh thĂc lụ ni
tng. Do sỹ sinh ra cĂc pion m tit diằn hĐp thử to n phn tông lản ln na
vữổt ra ngo i ngữùng ca quĂ trnh n y [6].

1.1.3.

Sỹ khò kch thch ca ht nhƠn sau khi hĐp thử
mt photon

Nông lữổng kch thch cõ th

ữổc giÊi phõng t ht nhƠn bi:

TĂi phĂt x mt photon cõ cũng nông lữổng vợi photon tợi. QuĂ trnh n y
ữổc gồi l tĂn x

n hỗi hay phÊn ứng ( ; ).

PhĂt x photon vợi nông lữổng thĐp hỡn. Loi phÊn ứng n y ữổc bit
nhữ l tĂn x photon khổng

n hỗi hoc phÊn ứng ( ;

0)

.

PhĂt x nỡtron, proton hoc ht tch iằn hổp phn nu nông lữổng kch
thch cuÊ cĂc ht nhƠn vữổt quĂ nông lữổng ngữùng tĂch ht.
7

Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

PhÊn ứng quang ht nhƠn phử thuc mnh v o nông lữổng ca chũm
photon tợi. Tũy theo nông lữổng photon tợi m phÊn ứng quang ht nhƠn phĂt
x neutron hoc proton hoc cĂc loi ht khĂc tữỡng ứng vợi nhiu loi phÊn ứng
khĂc nhau nhữ: phÊn ứng ( ; n), ( ; p), phÊn ứng sinh nhiu neutron ( ; xn),
phÊn ứng photospallation ( ; xnyp); phÊn ứng to pion( , xn), phÊn ứng phƠn
hch ht nhƠn ( ; f), hiằn tữổng phƠn mÊnh ( ; f r),. . . [4].
Tit diằn to n phn ca phÊn ứng quang ht nhƠn bao gỗm:
T
A

1.1.4.

= ( ; n) + ( ; p) + ( ; xn) + ( ; xnyp) + ( ; f) + ( ; f r)

PhÊn ứng photospallation

PhÊn ứng spallation liản quan n cĂc phÊn ứng ht nhƠn xÊy ra khi ht cõ
ng nông rĐt lợn (v dử nhữ proton, nỡtron, photon hoc pion) tữỡng tĂc vợi ht
nhƠn nguyản tò, kt quÊ to th nh rĐt nhiu loi sÊn ph'm khĂc nhau. PhÊn ứng
spallation cõ th coi l mt quĂ trnh hai giai on. Trong giai on u tiản, ht sỡ
cĐp tữỡng tĂc vợi cĂc nucleon (nỡtron v proton) bản trong ht nhƠn. CĂc phÊn
ứng tip theo to ra mt dặng thĂc lụ proton, nỡtron v pion nông lữổng cao
(lợn hỡn 20 MeV) trong ht nhƠn. Sut quĂ trnh thĂc lụ, mt s hadron mang
ng nông thoĂt ra õng vai trặ l cĂc ht thứ cĐp. S cặn li tch lụy ng nông

trong ht nhƠn v tỗn ti trng thĂi kch thch.Trong giai on thứ 2 (giai on
khò kch thch ht nhƠn), sỹ bay hỡi din ra khi ht nhƠn kch thch giÊi
phõng nông lữổng bng cĂch phĂt ra cĂc ht nỡtron, proton, anpha nông
lữổng thĐp (nhọ hỡn 20 MeV) vợi phn lợn l cĂc nỡtron. CĂc nỡtron nông lữổng
thĐp ữổc to ra trong quĂ trnh khò kch thch l rĐt quan trồng i vợi mt
nguỗn spallation bi v chúng cõ th ữổc iu chnh (giÊm i) n nông lữổng
thĐp hỡn sò dửng l m u dặ nghiản cứu. Sau khi bay hỡi, cĂc ht nhƠn cặn
li cõ th phĂt x v cõ th phĂt x tia gamma.
CĂc ht nông lữổng cao thứ cĐp ữổc to ra trong sut quĂ trnh thĂc lụ di
chuyn gn theo hữợng ca ht tợi v cõ th va chm vợi cĂc ht nhƠn khĂc trong
bia. CĂc phÊn ứng tip theo l mt chuỉi cĂc phÊn ứng thĂc lụ thứ cĐp m
8


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

to ra nhiu hỡn na cĂc ht thứ cĐp v nỡtron nông lữổng thĐp. ThĂc hadronic
ữổc gồi l sỹ tch tử ca tĐt cÊ cĂc phÊn ứng gƠy bi ht sỡ cĐp v thứ cĐp
trong bia.

1.1.5.

PhÊn ứng quang phƠn hch

Hiằn tữổng quang phƠn hch (photofission) nông lữổng cao l quĂ tr
nh ng hồc rĐt phức tp ca sỹ kch thch cĂc ht nhƠn nng so vợi quĂ tr
nh phƠn hch gƠy bi cĂc hadron (nỡtron, proton), do photon tữỡng tĂc iằn t vợi
cĂc ht nhƠn thổng qua cng hững khng lỗ, cỡ ch giÊ deutron, v phĂt x

pion. i vợi cĂc ht nhƠn trữợc actinide (preactinide) quĂ trnh phƠn hch xÊy
ra ngữùng nông lữổng rĐt cao v ch yu do cõ ch giÊ deutron v quĂ trnh
pion production, cĂc photon tữỡng tĂc vợi mt cp nỡtron - proton hoc cĂc
nucleon riảng lã v truyn phn lợn nông lữổng ca nõ, tuy nhiản li truyn mt
momen gõc rĐt nhọ [10].
KhÊ nông phƠn hch ca cĂc ht nhƠn preactinide phử thuc mnh v o nông
lữổng kch thch (Hnh 1.2) [16]. Trong õ khÊ nông phƠn hch ca cĂc ht
nhƠn preactinide ữổc xĂc nh bng t s gia tit diằn xÊy ra phÊn ứng quang
phƠn hch trản tit diằn hĐp thử to n phn xÊy ra phÊn ứng quang ht nhƠn.

f=

f
a

trong õ: f l tit diằn phÊn ứng quang phƠn hch ht nhƠn v a l tit diằn hĐp thử
to n phn phÊn ứng quang ht nhƠn.

9


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

Hnh 1.2: Sỹ phử thuc ca khÊ nông phƠn hch v o nông lữổng photon

i vợi

cĂc bia W, Pt, Au, Pb v Bi.

PhƠn b suĐt lữổng ca cĂc sÊn ph'm phƠn hch theo s khi cõ dng i
xứng gauss [11]. H. Haba v ỗng nghiằp  xĂc nh v tnh suĐt lữổng ca 58
ht nhƠn sÊn ph'm vợi s khi t 42 - 131 t phÊn ứng quang phƠn hch ht
nhƠn trản bia

197

Au gƠy bi chũm bức x hÂm trong khoÊng nông lữổng

trung bnh t 300 tợi 1100 MeV. CĂc kt quÊ nghiản cứu cho thĐy suĐt lữổng
phÊn ứng tông mt cĂch nhanh chõng t E0 lản tợi 600 MeV. Hnh 1.3 mổ tÊ
suĐt lữổng phÊn ứng quang ht nhƠn trản bia

197

Au vợi cĂc nông lữổng E0

khĂc nhau. PhƠn b suĐt lữổng phÊn ứng quang ht nhƠn theo s khi ữổc
mổ tÊ bi h m Gauss vợi xĂc suĐt lợn nhĐt ti s khi A = 92 1 ỡn v khi
lữổng (m.u) v vợi b rng nòa chiu cao l 39 1 ỡn v khi lữổng (m.u) [11].

10


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

Hnh 1.3: PhƠn b suĐt lữổng quang phƠn hch trản bia

photon nông lữổng t 300 MeV 1100 MeV.

1.2.

197

Au vợi chũm

Tng quan mt s kt quÊ nghiản cứu v
phÊn ứng quang phƠn hch

209

Bi

Hiằn nay trản th giợi  cõ rĐt nhiu nghiản cứu v phÊn ứng quang phƠn
hch ht nhƠn. CĂc nghiản cứu  li nhng giĂ tr to lợn, gõp phn l m sĂng tọ
cỡ ch phÊn ứng quang ht nhƠn nõi chung v phÊn ứng quang phƠn hch ht
nhƠn nõi riảng.
i vợi phÊn ứng photofission

209

Bi( ,f) nông lữổng ca chũm photon tợi v o

khoÊng 50 MeV th phÊn ứng phƠn hch bt u xÊy ra. Hnh 1.4 biu din sỹ
phử thuc ca tit diằn phÊn ứng phƠn hch v o nông lữổng cỹc i ca photon tợi i
vợi

209

Bi [8]. A.P Kormar v ỗng nghiằp trong cổng b [9] Â o phƠn b khi ca

cĂc mÊnh phƠn hch trản bia Bi vợi chũm bức x hÂm 1000 MeV
11


Lu“n v«n Th⁄c s

Bòi Thà Hçng

tr¶n m¡y gia tŁc U-2000 t⁄i Kharkov, Nga (H…nh 1.5).

H…nh 1.4: Ti‚t di»n quang ph¥n h⁄ch

209

Bi.

H…nh 1.5: Ph¥n bŁ su§t l÷æng ph£n øng quang ph¥n h⁄ch h⁄t nh¥n theo sŁ
khŁi.

12


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

Nôm 1975, trản tp ch Khoa hồc "Nuclear Physics", s 251, trang 418-432,

tĂc giÊ M. Areskoug v ỗng nghiằp  bĂo cĂo kt quÊ th nghiằm phÊn ứng quang
phƠn hch ht nhƠn gƠy bi chũm bức x hÂm nông lữổng 600 MeV trản bia
209

Bi vợi thới gian chiu x lản tợi 70 giớ. Sau khi chiu x, bia ữổc ghi nhn bi
3

ảtectỡ Ge(Li) vợi th tch 35 cm . Kt quÊ th nghiằm  nhn diằn

v tnh suĐt lữổng 43 sÊn ph'm phƠn hch to th nh t

59

Fe n

131

Ba. Hnh

1.6 mổ tÊ kt quÊ phƠn b suĐt lữổng phÊn ứng quang phƠn hch ht nhƠn
theo s khi ht nhƠn sÊn ph'm [16].

Hnh 1.6: PhƠn b suĐt lữổng phÊn ứng quang phƠn hch ht nhƠn theo s
khi.

Trản cỡ s tnh suĐt lữổng phÊn ứng, tĂc giÊ M. Areskoug v ỗng nghiằp Â
xĂc nh tit diằn phÊn ứng n y v v phƠn b tit diằn phÊn ứng theo s khi v
theo iằn tch. Theo bĂo cĂo cho bit, tit diằn phÊn ứng to n phn xĂc nh ữổc l
8,8 mb, phũ hổp vợi cĂc kt quÊ xĂc nh ữổc t cĂc th nghiằm sò dửng ảtector
thy tinh, mica v nhụ tữỡng ghi nhn bức x, tĐt cÊ u ch ra rng tit diằn phÊn

ứng v o khoÊng 7-8 mb. Hnh 1.7a v hnh 1.7b trnh b y
13


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

phƠn b tit diằn phÊn ứng theo s khi v theo iằn tch ht nhƠn sÊn ph'm to
th nh t suĐt lữổng phÊn ứng trong th nghiằm [16].

Hnh 1.7: (a).Tit diằn phÊn ứng theo s khi ht nhƠn sÊn ph'm. (b).Tit
diằn phÊn ứng theo iằn tch ht nhƠn sÊn ph'm.

Hiromitsu Haba (2002), trản tp ch "Journal of Nuclear and
Radiochemical Sciences", Vol. 3, No.2, pp. A11-A20 Â cổng b kt quÊ
nghiản cứu phƠn b suĐt lữổng ca cĂc mÊnh phƠn hch t cĂc bia

209

Bi v

197

Au vợi chũm photon hÂm nông lữổng cỹc i 1 GeV [12]. Kt quÊ thỹc

nghiằm ữổc so sĂnh vợi cĂc tnh toĂn lỵ thuyt. Hnh 1.8 biu din suĐt
lữổng phÊn ứng ca cĂc phÊn ứng quang ht nhƠn trản bia
theo thỹc nghiằm v tnh toĂn PICA3/GEM [12].

14

197

Au v bia

209

Bi


Lun vôn Thc s

Bũi Th Hỗng

Hnh 1.8: SuĐt lữổng ca cĂc phÊn ứng quang ht nhƠn trản bia
209

197

Au v bia

Bi vợi nông lữổng chũm bức x hÂm 1 GeV.

Gn Ơy nhĐt v o nôm 2009, tĂc giÊ H. Naik v ỗng nghiằp  nghiản cứu
phÊn ứng quang ht nhƠn gƠy bi chũm bức x hÂm nông lữổng cao 2,5 GeV
lản bia

209

Bi. Hnh 1.9 mổ tÊ phƠn b suĐt lữổng phÊn ứng to th nh t

phÊn ứng quang ht nhƠn trản bia

209

Bi [10].

15