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最近十几年来晕核的结构与反应一直是原子核物理研究的热点。其中以<6>He和<11>Li为代表的Borromean核的少体结构及其少体之间的关联尤为引人关注。通常认为<6>He由一个稳定的<4>He核心和两个价中子组成,这两个价中子相对于核心的运动状态以及它们之间的关联是人们研究的重点。转移反应是研究晕核中价核子的关联性质与行为的有效手段。对于入射能在费米能附近的<6>He引起的单中子和双中子转移反应,在本实验之前已有在质子靶和<4>He靶上的实验和理论研究。这些研究得出的结论倾向于认为<6>He的两个价中子之间具有较强的关联,以di-neutron结构为主。但是这样的结论具有一定的模型依赖性,并且在很多情况下模型计算的复杂性以及模型参数的不确定性也对得出以上结论的证据的说服力有所削弱。人们对于<6>He的两个价中子的结构仍然存在争论,因而需要更多实验和理论的工作对其进行研究。
单中子转移反应对研究双中子转移反应非常重要,它可以为理论上判断双中子转移是单步过程还是两步过程提供必要的信息和约束。因此在对<6>He引起的双中子转移反应的实验研究中需要同时测量单中子转移反应的截面。本文所研究的25 MeV/nucleon的<6>He在<9>Be靶上的单中子和双中子转移反应对应的出射粒子<10>Be和<11>Be可以被明确地区分开,从而同时得到单中子转移和双中子转移的微分截面角分布,为研究<6>He的两个价中子的结构和关联提供更多信息。
入射道和出射道的光学势在直接核反应的理论计算中是必要的输入参数。这些光学势必须可以解释所研究的弹靶体系或与其相似的弹靶体系在相近能量下的弹性散射实验数据。即使可以通过某些微观的方式计算这些光学势,弹性散射的实验数据对于检验这些微观光学势也是必要的。因此本实验测量了25 MeV/nucleon的<6>He在<9>Be靶上的弹性散射。而且,与稳定核通常有很多弹性散射数据不同,放射性核(例如<6>He)的弹性散射数据很少,无法对它们的光学势,特别是它们的奇异结构对光学势的影响进行系统的研究。本实验为研究<6>He的光学势提供了新的实验数据。
本文总结对25 MeV/nucleon的<6>He在<9>Be靶上的弹性散射和<9>Be(<6>He,<7>Li)<8>Li,<9>Be(<6>He,<5>He)<10>Be以及<9>Be(<6>He,<4>He)<11>Be的转移反应数据分析的方法和步骤。并在直接核反应理论框架下用FRESCO程序对上述反应的实验数据进行了分析。本文建立了在束流强度比较低的情况下(~5×10<3>·pps)用零角度探测器望远镜测量很小角度的弹性散射微分截面的方法,最小质心系角度达到2.5°。大角度的弹性散射数据利用探测器望远镜在束流强度比较高(~2×10<5> pps)的条件下测量,最人质心系角度达到50°。本文利用光学模型对这组实验数据进行了分析,得到一组入射道的光学势,并把它应用于本文的所有转移反应计算中。
本文用耦合反应道理论计算很好地重现了25 MeV/nucleon的<6>He在<9>Be靶上的单中子和双中子转移反应的实验结果。结果表明<6>He在<9>Be靶上的双中子转移主要是一个一步过程,并且双中子的 S 波成分对这个过程的贡献占支配地位。实验结果认为<6>He由一个<4>He核心和两个价中子构成并且这两个价中子呈di-neutron结构。这个结论与相近能量下的<6>He在质子靶和<4>He靶上的实验结果一致。
本文的研究结果表明转移反应是很好的用来研究晕核价核子结构的手段。对<9>Be(<6>He,<5>He)<10>Be的单中子转移反应道的理论分析表明此类转移反应可以用来研究放射性核,特别是处于共振态的核的光学势,这些核的弹性散射截面很难或者无法进行直接测量。