ИСТИНА

В проекте предполагается исследование ранее неизвестного типа ядерных превращений, обнаруженного авторами проекта - тройного коллинеарного кластерного распада (ТККР), в результате которого тяжелое ядро с возбуждением от нуля до нескольких МэВ распадается, по меньшей мере, на три сопоставимых по массе фрагмента, разлетающихся почти коллинеарно. Цель работы состоит в установлении физического сценария эффекта и его связи с бинарным делением. В ранних экспериментах на спектрометре FOBOS [H-G.Ortlepp, et al., NIM A 403 (1998) 65] по исследованию спонтанного деления ядер 248Cm и 252Cf на матрице масса-масса осколков деления (ОД) мы впервые наблюдали некоторые необычные прямоугольные структуры, связанные с большой «потерянной» массой и ограниченные магическими ядрами [Yu.V.Pyatkov et al, Romanian Reports in Physics 59 (2007) 569]. Экспериментальный выход этих структур составлял приблизительно 10–5–10–6 относительного обычного бинарного деления. Структуры интерпретировали как проявление нового экзотического распада – тройного коллинеарного кластерного распада (ТККР) из-за специфических особенностей продуктов распада, а именно, почти коллинеарной кинематики их разлета и масс, ассоциирующихся с известными магическими тяжелыми ядрами (тяжелыми кластерами) [Yu.V.Pyatkov et al., Eur. Phys. J. A 45 (2010) 29]. Специальный эксперимент, направленный на исследование ТККР в ядре 252Cf, был выполнен нами на модифицированном спектрометре FOBOS. В плоскости, перпендикулярной к оси симметрии спектрометра, был собран «нейтронный пояс», состоящий из 140 пропорциональных счетчиков, наполненных 3Не. Выбранная оригинальная геометрия позволила увеличить относительную эффективность регистрации нейтронов испущенных именно из покоящегося (изотропного) источника. Основываясь на полученных результатах, мы пришли к выводу, что самая заселенная мода ТККР, с выходом порядка 10–3 на бинарное деление, проявляется как изотропный источник нейтронов, связанный с малоподвижным осколком или эмиссией предразрывных нейтронов [Yu.V.Pyatkov et al., Eur. Phys. J. A 48 (2012) 94]. Для существенного увеличения надежности идентификации событий ТККР в эксперименте со спектрометром мини-ФОБОС на нейтронном пучке реактора ИБР-2 (ЛНФ, ОИЯИ) были введены две дополнительные экспериментальные переменные чувствительные к ядерному заряду ОД. Отбор событий деления как по значению ядерного заряда ОД, так и по удельным потерям энергии в стоповом временном детекторе, полностью подтвердили полученные ранее результаты [Yu.V.Pyatkov et al., Physics of Atomic Nuclei 73 (2010) 1309]. Перечисленные выше результаты были получены в рамках метода «потерянной массы». При этом реально регистрируются два фрагмента, а их суммарная масса, если она существенно меньше массы материнского ядра (на «потерянную» массу), служит признаком многотельного распада. Для прямой регистрации всех продуктов многотельного распада был разработан спектрометр COMETA. Это двух плечевой время пролетный спектрометр, который включает в себя стартовый детектор на основе микроканальных пластин с источником 252Cf внутри, мозаики из PIN диодов и «нейтронный пояс», состоящий из 28 3He счетчиков. Первые полученные результаты подтвердили наши предыдущие выводы и дали новую информацию относительно механизма ТККР [D.V.Kamanin et al., Proc. of the 20th International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei, Alushta, Ukraine, 21-26 May 2012. Dubna 2013, p. 117]. В частности, анализ этих данных указывает на возможное существование канала четверного коллинеарного распада [Yu.V.Pyatkov et al., Proceedings of the 20th International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei, Alushta, Ukraine, 21-26 May 2012. Dubna 2013, p. 104]. Кинематически полный эксперимент с регистрацией всех продуктов распада с помощью мозаичной системы проблематичен: вероятность раздельной регистрации в разных PIN диодах падает как степенная функция числа партнеров распада. Принципиально отличный методический подход состоит в оцифровке сигналов в PIN диоде, в том числе, наложенных, с последующей их обработкой off line. Для этого требуется быстрый флэш-АЦП (анологово-цифровой преобразователь) с периодом квантования в доли наносекунды. Такие устройства уже коммерчески доступны, однако требуется разработка соответствующих программ для прецизионной оценки энергии и времени пролета фрагмента (фрагментов) по цифровому образу сигнала в PIN диоде. Именно этот подход будет реализован в рамках проекта. Важной частью упомянутой выше программы является блок для восстановления массы зарегистрированного фрагмента с учетом дефекта амплитуды (ДА) и плазменной задержки (ПЗ). Эти известные факторы, обуславливающие нелинейность измерений, соответственно, в энергетическом и временном трактах, обусловлены физикой взаимодействия тяжелого иона с веществом полупроводника. Задача осложняется тем, что при исследовании ТККР массы фрагментов лежат в широком диапазоне от альфа-частиц до осколков деления, а энергии в диапазоне 5-120 МэВ. На этапе интерпретации полученных данных необходима оценка статистической надежности линейных структур, упоминавшихся выше, в распределении масса-масса зарегистрированных осколков. Ранее разработанные нами подходы [Yu. V. Pyatkov et al., Pattern Recognition and Image Analysis, 21 (2011) 82] на базе морфлогического анализа изображений получат дальнейшее развитие в рамках проекта. Таким образом усовершенствованный аппаратно-программный комплекс будет использован для проведения экспериментов по исследованию ТККР 252Cf(sf) на установке COMETA и в реакции 235U(nth,f) на модифицированной версии этого спектрометра COMETA-R, создаваемой в рамках проекта, на импульсном реакторе ИБР-2 в Объединенном Институте Ядерных Исследований (Дубна).

Разработан оригинальный компьютерный код для восстановления масс тяжелых ионов с одновременным учетом дефекта амплитуды и плазменной задержки в PIN диоде (для широкого диапазона масс 4-196а.е.м. и энергий 6-120 МэВ ). Код успешно оттестирован на экспериментальных данных, полученных в серии эксперимнтов с дегрейдерами на установке LIS, а также пучках тяжелых ионов ускорителя ИС-100 (ОИЯИ). Разработана система приема и обработки спектрометрических данных на базе быстрого флэш-АЦП (аналого-цифрового преобразователя DT5742 5GS/s Digitizer, CAEN) с периодом квантования 0.2нс. С использаванием системы проведены эксперименты по исследованию редких распадов 252Cf(sf) на мозаичном спектрометре COMETA-F (32 PIN диода, два временных детектора на микроканальных пластинах) и в реакции 235U(nth, f) с помощью мозаичного спектрометра COMETA-R на экспериментальном канале №2 реактора ИБР-2М (ОИЯИ). На базе морфологического анализа изображений разработана программа для оценивания статистической надежности прямоугольных структур, обусловленных магическими кластерами, в распределении масса-масса осколков деления.