Xác định hàm lực chuyển dời lưỡng cực điện (E1) của 56Mn từ Bn về các mức năng lượng thấp bằng phân rã gamma nối tầng

Nội dung text: Xác định hàm lực chuyển dời lưỡng cực điện (E1) của 56Mn từ Bn về các mức năng lượng thấp bằng phân rã gamma nối tầng

1. TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T1 - 2016 Xác định hàm lực chuyển dời lưỡng cực điện 56 (E1) của Mn từ Bn về các mức năng lượng thấp bằng phân rã gamma nối tầng Nguyễn An Sơn Trường Đại học Đà Lạt ( Bài nhận ngày 12 tháng 09 năm 2015, nhận đăng ngày 28 tháng 03 năm 2016) TĨM TẮT Nghiên cứu, tính tốn hàm lực chuyển dời gamma trùng phùng gamma-gamma. Kết quả đo giải kích là cần thiết để xác định một số đặc trưng của hạt thích của 56Mn đã thu nhận được 49 cặp chuyển dời nhân như: spin, độ chẵn lẻ, loại dịch chuyển, tiết diện gamma nối tầng; đồng thời đã ứng dụng mẫu lớp để phản ứng, Trong nghiên cứu này, bia mẫu 55Mn tính tốn spin, độ chẵn lẻ, hàm lực dịch chuyển lưỡng được sử dụng để kích hoạt tại kênh ngang số 3 của Lị cực điện E1, và so sánh xác suất dịch chuyển giữa lý phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Thu nhận số liệu bằng thuyết và thực nghiệm. phương pháp trùng phùng sự kiện-sự kiện với hệ Từ khĩa: Dịch chuyển lưỡng cực điện E1; spin và độ chẵn lẻ; 56Mn; Hàm lực dịch chuyển gamma. MỞ ĐẦU Hàm lực chuyển dời gamma nối tầng là tham số Trong nghiên cứu này, bia mẫu 55Mn được sử quan trọng trong việc xác định các đặc trưng của hạt dụng 55Mn thường tồn tại ở dạng oxide trong tự nhân khi giải kích thích. Hàm lực cho biết đặc tính nhiên. Độ phổ biến đồng vị của 55Mn trong tự nhiên dịch chuyển cũng như xác suất của các kênh phản là 100 %, tiết diện bắt neutron nhiệt là 13,3 barn [8]. ứng. Khi xác định được hàm lực, chúng ta cĩ thể xác Khi bắt neutron, 55Mn trở thành hạt nhân 56Mn. 56Mn định các tham số của hạt nhân như: tiết diện bắt bức là hạt nhân trung bình, gồm 25 proton và 31 neutron. xạ, phổ bức xạ, thời gian sống của mức, Trường Ở trạng thái cơ bản, theo mẫu lớp, sự phân bố các hợp giải kích thích, nếu độ lệch spin giữa mức đầu và nucleon trong hạt nhân cĩ thể mơ tả như sau: mức sau khơng lớn, thì xác suất ghi nhận bằng thực Phân bố proton: nghiệm của dịch chuyển gamma chủ yếu là dịch 2 4 2 6 2 4 5 1s 1p 1p 1d 2s 1d 1f . chuyển lưỡng cực điện, dịch chuyển tứ cực điện và 1/2 3/2 1/2 5/2 1/2 3/2 7/2 dịch chuyển lưỡng cực từ [1]. Phân bố neutron: 2 4 2 6 2 4 8 3 56 Nghiên cứu bằng thực nghiệm trên hạt nhân Mn 1s1/2 1p 3/2 1p 1/2 1d 5/2 2s 1/2 1d 3/2 1f 7/2 2p 3/2 . đã thực hiện từ khá sớm [2]. Hầu hết các nghiên cứu Trạng thái cơ bản của 56Mn cĩ spin và độ chẵn lẻ chủ yếu xác định năng lượng, cường độ chuyển dời được xác định theo quy tắc Brennan – Bernstein [1]. của quá trình giải kích thích từ mức năng lượng Bn, Theo nguyên tắc này, ở trạng thái cơ bản, 56Mn cĩ năng lượng liên kết của neutron, với 56Mn (7270.50 spin và độ chẵn lẻ là 3+. Kết quả này phù hợp với các 55 keV) khi bia mẫu Mn bắt neutron [3, 4]. Một số cơng trình cơng bố liên quan [4, 5]. nghiên cứu đo đạc và tính tốn spin và độ chẵn lẻ của Khi bắt neutron, ngồi việc phát bức xạ beta, các mức năng lượng thấp của 56Mn [5]. Các nghiên phần cịn lại tạo thành hạt nhân 56Mn. Hạt nhân 56Mn cứu sau này đã quan tâm đến hàm lực chuyển dời của ở mức năng lượng kích thích B (năng lượng liên kết một số chuyển dời gamma [6, 7], tuy nhiên chỉ xác n của neutron với hạt nhân) cĩ trạng thái kép với spin định được hàm lực của một số ít dịch chuyển gamma. và độ chẵn lẻ là 2- và 3- [4, 5, 9]. Trang 83
2. Science & Technology Development, Vol 19, No.T1- 2016 Bằng việc xác định các chuyển dời gamma nối dụng để thu nhận sự kiện trùng phùng. Kết hợp với tầng để xác định hàm lực chuyển dời thực nghiệm. tính tốn chuyển dời điện từ theo mẫu đơn hạt để giải Phản ứng của bia mẫu 55Mn với neutron nhiệt được thích và biện luận một số kết quả trong dịch chuyển thực hiện tại kênh ngang số 3 của Lị phản ứng hạt lưỡng cực điện E1 từ mức Bn. nhân Đà Lạt. Hệ trùng phùng gamma-gamma được sử PHƯƠNG PHÁP Cơ sở lý thuyết Bn Trạng thái hợp phần E1 Các trạng thái trung gian E2 Trạng thái cơ bản Hình 1. Mơ tả phần rã gamma của hạt nhân hợp phần. tích đỉnh tương ứng với dịch chuyển nối tầng và được Cĩ thể minh hoạ quá trình phát gamma từ mức Bn về xác định theo cơng thức (3): trạng thái cuối qua các trạng thái trung gian như Hình 1. Cường độ dịch chuyển gamma nối tầng (I) liên   Si quan đến độ rộng mức riêng phần ở trạng thái đầu I n (3) (i), độ rộng mức tồn phần ở trạng thái đầu (i), độ    Si rộng mức riêng phần ở trạng thái cuối (f) và độ 1 rộng mức tồn phần ở trạng thái cuối (f) theo cơng thức [10, 11]:   trong đĩ Si là số đếm đỉnh của dịch chuyển gamma   nối tầng thứ i sau khi đã hiệu chỉnh hiệu suất ghi. I i  f (1)  Quá trình phân rã gamma của một hạt nhân gắn i  f liền với dịch chuyển từ trạng thái kích thích này về trạng thái khác cĩ năng lượng thấp hơn. Do photon là Nếu cĩ n mức trung gian được tạo bởi các dịch lượng tử của trường điện từ, nên các quá trình dịch chuyển sơ cấp cĩ năng lượng trong khoảng từ E đến chuyển hạt nhân khi phát gamma được gọi là các dịch E + E thì cường độ dịch chuyển tổng cộng là: chuyển điện từ. Một dịch chuyển điện từ luơn luơn bảo tồn năng lượng, spin và độ chẵn lẻ. n   i  f (2) I  Nếu hạt nhân cĩ năng lượng, spin và độ chẵn lẻ ở i 1 i  f trạng thái đầu tương ứng là Ei, Ji, i và trạng thái cuối Trong thực nghiệm trùng phùng gamma-gamma, là là Ef, Jf, f thì năng lượng của tia gamma phát ra cường độ dịch chuyển gamma nối tầng tỷ lệ với diện được xác định từ độ lệch giữa hai mức năng lượng: Trang 84
3. TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T1 - 2016 2L+1 E = Ei - Ef (4) 8π(L+1)e2 b L E EL γ (10) Tγ =2 B(EL) Photon là một bozon cĩ spin bằng 1, vì thế L[(2L+1)!!]  c moment gĩc L của photon phải là nguyên dương. Trong dịch chuyển điện từ giữa hai trạng thái hạt Xác suất dịch chuyển từ: 2 L-1 2L+1 i f 8π(L+1)μ b E nhân JJ thì moment gĩc L của photon ML N γ (11) i f Tγ =2 B(ML) L[(2L+1)!!]  c được xác định từ hệ thức (5): JJLJJ (5) trong đĩ: i f i f 2 Độ chẵn lẻ cũng được bảo tồn trong quá trình 1 3 B(EL) = R 2L dịch chuyển điện từ. L 4πb 3+L (12) 2 i  f = 1 (6) 10 3 B(ML) = R 2L-2 L-1 Như vậy độ chẵn lẻ của photon  là dương nếu πb 3+L i= f và  phải là âm nếu i=- f. với L là bậc đa cực của bức xạ gamma, Với dịch chuyển điện thì: c=197.327×10-10 keV.cm, e 2 =1.440×10 -10 keV.cm, L  ( 1) (7) 2 -23 3 - μN =1.5922×10 keV.cm , R = 1.2 10 và dịch chuyển từ thì: 13A1/3cm. L 1  ( 1) (8) Độ rộng mức tồn phần của dịch chuyển gamma (Гγ) phụ thuộc vào thời gian sống trung bình của mức với L = 1 gọi là bức xạ lưỡng cực, L= 2 gọi là bức xạ (τm) theo cơng thức: tứ cực, L = 3 gọi là bức xạ bát cực, Theo cơ học lượng tử, quá trình phát photon   (13) trong phân rã gamma tương đương với quá trình hấp  m thụ photon xảy ra khi hạt nhân bị kích thích bằng phản ứng quang phản ứng. Xác suất dịch chuyển điện Thời gian sống trung bình liên hệ với chu kỳ bán từ được xác định bởi [12]: rã theo cơng thức: 2 1 8 (  1) E t EL,ML  (9) 1/ 2 Tγ 2 BEMJJ ( ( ) , i f )  m (14) [(2  1)!!] c ln 2 Với E là năng lượng của tia gamma. Thời gian bán rã của một mức phụ thuộc vào xác suất dịch chuyển gamma theo bậc đa cực và loại B(E(M)λ, Ji J f ) là xác suất dịch chuyển rút gọn và được xác định với các yếu tố ma trận rút gọn dịch chuyển theo hệ thức sau: của moment đa cực điện và moment đa cực từ. Xét ln 2 trường hợp giải thích hạt nhân theo mẫu lớn, xác suất t1/2 EL, ML . (15) dịch chuyển điện từ được xác định như sau: [1] T Xác suất dịch chuyển điện: Trang 85
4. Science & Technology Development, Vol 19, No.T1- 2016 Như vậy, thời gian sống trung bình của một mức tỷ lệ nghịch với xác suất dịch chuyển gamma: 1  m EL, ML , (16) T nên độ rộng phĩng xạ tồn phần của mức cĩ thể viết:  EL, ML  T  (17)  m Nếu một mức phân rã bằng cách phát gamma về các mức dưới cĩ năng lượng khác nhau, thì độ rộng mức được xác định như sau:    iBR.  i (18) i Hệ số rẽ nhánh của một mức được xác định bởi: I i BR. i 100% (19) Itot B.R(γi) là hệ số rẽ nhánh của mức tương ứng với gamma thứ i, Iγi là cường độ dịch chuyển của bức xạ gamma thứ i và Itot là tổng cường độ của các gamma dịch chuyển từ mức. Itot = ΣIγi (20) Trường hợp dịch chuyển hỗn hợp tứ cực điện và lưỡng cực từ (E2 + M1) thì độ rộng mức sẽ là: Гγ = Гγ(M1) + Гγ(E2) (21) Hàm lực dịch chuyển gamma M(,) EL ML được xác định từ độ rộng phĩng xạ riêng phần theo cơng thức [1]:  (,)EL ML M(,) EL ML  (đơn vị w.u.) (22)  wu (,)EL ML  wu (,)EL ML là độ rộng phĩng xạ riêng phần của dịch chuyển tính theo đơn vị Weisskopf. Trong trường hợp dịch chuyển là lưỡng cực, tứ cực điện và lưỡng cực từ thì độ rộng phĩng xạ riêng phần cĩ thể xác định như sau: 11 2/3 3 wu (EAE 1) 6.7492 10  (23) 23 4/3 5 wu (EAE 2) 4.7925 10  (24) 11 3 wu (ME 1) 2.0734 10  (25) trong đĩ A là số khối của hạt nhân và Eγ là năng lượng bức xạ gamma (keV). Hệ thực nghiệm Thực nghiệm được tiến hành tại kênh ngang số 3 Bia mẫu Mangan ở dạng ơxít MnO2 dạng bột, của Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Thơng lượng đường kính 2 cm, dày 1 mm, nén trên máy nén 10 6 2 neutron nhiệt tại vị trí đặt mẫu ~10 n/cm /s [13]. tấn. Hình 2 trình bày hình ảnh của bia mẫu MnO2 sử Đường kính chùm neutron là 1,5 cm. dụng trong thực nghiệm. Hình 3 trình bày các bố trí thí nghiệm. Trang 86
5. TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T1 - 2016 Detecto Chì che chắn r 55Mn Chắn chùm neutron Chùm Neutron Detecto Hình 2. Hình học bia mẫu 56Mn Hình 3. Vị trí tương đối giữa bia mẫu, chùm neutron và detector Hệ đo được sử dụng trong thu thập số liệu của hai ADC. Như vậy, khi phân rã gamma nối tầng chuyển dời gamma nối tầng hai bước là hệ trùng được ghi bởi cả hai detector thì sẽ cĩ một xung dương phùng gamma-gamma. Sơ đồ hệ đo được trình bày ở ở lối ra của khối trùng phùng nhanh cho phép hai Hình 4. ADC được biến đổi. Tín hiệu năng lượng E từ lối ra Khoảng cách từ bia mẫu đến mỗi detector (DET) của hai detector được các khối khuếch đại phổ (AMP) là 5cm. Tín hiệu thời gian từ hai lối ra ở 2 detector khuếch đại và tạo dạng cần thiết. Tín hiệu ở lối ra các được các khối khuếch đại nhanh (TFA) khuếch đại và khuếch đại phổ trễ hơn so với tín hiệu lối vào một tạo dạng cần thiết, sau đĩ đưa tới các khối gạt ngưỡng lượng tuỳ theo thời gian hình thành xung của bộ hằng (CFD). Gạt ngưỡng hằng CFD được sử dụng để khuếch đại (cỡ s), trong khi tín hiệu ở lối ra của khối loại trừ nhiễu và ảnh hưởng của các bức xạ gamma trùng phùng nhanh trễ hơn so với tín hiệu ở lối ra T năng lượng thấp. Xung ra từ các khối gạt ngưỡng của đầu dị chỉ cỡ ns. Như vậy, để đồng bộ thì tín hiệu hằng đi tới lối vào của khối trùng phùng nhanh ở lối ra của khối trùng phùng phải được làm trễ đi (COIN). Khối trùng phùng nhanh cĩ độ rộng cửa sổ một lượng tuỳ theo thời gian hình thành xung của bộ thời gian là 30 ns xác định điều kiện trùng phùng theo khuếch đại phổ. Trong thực nghiệm này, độ trễ được mặt tăng của xung. Lối ra của khối trùng phùng sẽ là chọn là 7 s. xung dương và xung này được sử dụng để mở Gate DET AMP1 ADC1 1 TFA1 CFD1 M P Target COIN P C Neutron TFA2 CFD2 A DET AMP2 ADC2 2 Hình 4. Sơ đồ hệ đo thực nghiệm Trang 87
6. Science & Technology Development, Vol 19, No.T1- 2016 Phương pháp ghi đo tích luỹ với thời gian đo kéo lượng là 5,341,292 sự kiện. Số liệu lưu giữ theo dài, thu nhận số liệu là ghi dạng mã biên độ tỉ lệ với phương pháp cộng biên độ, lưu trữ dưới dạng mã các năng lượng của bức xạ gamma. sự kiện trùng phùng. Hình 5 trình bày một phần phổ 56 KẾT QUẢ tổng của Mn. Bảng 1 trình bày một số thơng tin của phổ tổng. Bảng 2 trình bày năng lượng cặp chuyển Tiến hành đo đạc trên kênh ngang số 3 của Lị dời gamma nối tầng, mức trung gian và cường độ phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Thời gian đo thực nghiệm tương đối của các chuyển dời. là 100 giờ, số sự kiện trùng phùng trên tồn dải năng Bảng 1. Các thơng tin của đỉnh phổ tổng Số cặp trùng phùng Năng lượng phổ tổng Năng lượng mức cuối Spin và độ chẵn lẻ Stt tại vùng năng lượng (keV) (keV) đỉnh mức cuối 1 7270,50 0,00 3930 3+ 2 7243,39 26,60 5894 2+ 3 7159,50 110,50 3343 1+ 4 7058,00 212,03 7448 4+ 5 6929,05 340,99 7173 3+ 6 6815,00 455,50 8462 3+ 7 6783,75 486,31 8870 3+ 1200 1000 Đỉnh thoát Đỉnh ) ) + + 3 4 ) ( ( + 3 ( ) 800 + ) 3 + ( 2 Đỉnhthoát ( = 486.31 keV = 486.31 = 212.03 keV 212.03 = f f Đỉnh thoát Đỉnh E E Đỉnh thoát Đỉnh = keV = 340.900 ) f 600 + E 1 ) ( + = 455.50 keV = 455.50 3 f = 26.60keV = ( Số Số đếm f E E 400 = 0 keV 0 keV = f E = 110.50 keV = 110.50 f E 200 0 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 7300 Năng lượng (keV) Hình 5. Một phần phổ tổng của Mn56 Trang 88
7. TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T1 - 2016 Bảng 2. Năng lượng cặp chuyển dời gamma nối tầng, mức trung gian và cường độ chuyển dời tương đối Stt E1 (keV) E2 (keV) EL (keV) EL (keV) Cường độ chuyển Sai số cường độ dời I (%) I (%) E1 + E2 = 7270.50 keV. Ef = 0 keV 1 5760,28 1509,88 1510,22 0,34 4,09 0,30 2 5525,81 1744,21 1744,69 0,48 2,10 0,22 3 5253,70 2016,50 2016,80 0,30 0,90 0,14 4 5180,39 2090,40 2090,11 0,29 1,56 0,22 5 4873,81 2396,40 2396,69 0,29 0,52 0,11 6 4828.,52 2443,10 2441,98 1,12 0,90 0,20 7 4689,75 2582,00 2580,75 1,25 0,98 0,16 8 4267,08 3003,16 3003,42 0,26 0,80 0,14 9 3927,25 3343,90 3343,25 0,65 0,51 0,11 E1+E2 = 7243,39 keV. Ef = 26,60 keV 10 6104,24 1139,28 1166,26 0,38 4,15 0,34 11 5919,26 1324,60 1351,24 0,04 1,84 0,22 12 5432,90 1811,40 1837,60 0,40 1,34 0,20 13 5180,39 2063,21 2090,11 0,30 3,35 0,32 14 5067,00 2176,60 2203,50 0,30 3,40 0,30 15 4949,07 2294,54 2321,43 0,29 2,68 0,27 16 4873,81 2369,40 2396,69 0,69 0,99 0,18 17 4565,93 2677,70 2704,57 0,27 1,45 0,22 18 4380,75 2863,40 2889,75 0,25 0,78 0,16 19 3979,15 3265,00 3291,35 0,25 0,79 0,14 E1 + E2 = 7159,50 keV. Ef = 110,50 keV 20 6104,24 1055,39 1166,26 0,37 1,33 0,20 21 5436,55 1723,40 1833,95 0,05 0,69 0,15 22 5035,12 2124,50 2235,38 0,38 0,73 0,16 23 4949,07 2210,64 2321,43 0,29 1,21 0,21 24 4907,65 2252,80 2362,85 0,45 0,46 0,12 25 4841,00 2319,14 2429,50 0,14 0,74 0,22 26 4565,93 2594,50 2704,57 0,43 1,25 0,21 27 4550,34 2610,60 2720,16 0,94 0,62 0,17 28 3752,04 3408,85 3518,46 0,89 0,87 0,16 E1 + E2 = 7058,00 keV. Ef = 212,03 keV Trang 89
8. Science & Technology Development, Vol 19, No.T1- 2016 29 6031,15 1027,40 1239,35 0,08 0,85 0,14 30 5919,26 1139,28 1351,24 0,07 0,59 0,18 31 5525,81 1531,40 1744,69 1,26 2,95 0,31 32 5436,55 1620,40 1833,95 1,52 1,49 0,31 33 5198,90 1858,40 2071,60 1,17 1,85 0,26 34 5180,39 1877,20 2090,11 0,88 0,99 0,24 35 5067,00 1990,60 2203,50 0,87 3,96 0,34 36 5015,41 2043,70 2255,09 0,64 5,62 0,38 37 4724,49 2333,20 2546,01 0,78 5,69 0,39 E1 + E2 = 6929,05 keV. Ef = 340,99 keV 38 5525,81 1403,00 1744,69 0,70 10,90 0,52 39 5180,39 1749,00 2090,11 0,12 3,02 0,36 40 5015,41 1915,00 2255,09 0,90 4,10 0,33 E1 + E2 = 6815,00 keV. Ef = 455,50 keV 41 5525,81 1289,40 1744,69 0,21 0,95 0,22 42 5253,70 1562,40 2016,80 1,10 1,08 0,21 43 5015,41 1801,40 2255,09 1,81 5,38 0,46 44 4724,49 2090,40 2546,01 0,11 1,02 0,33 E1 + E2 = 6783,75 keV. Ef = 486,31 keV 45 5525,81 1257,60 1744,69 0,78 3,91 0,39 46 5035,12 1749,00 2235,38 0,07 1,96 0,32 47 4828,52 1956,40 2441,98 0,73 1,04 0,22 48 4445,75 2338,40 2824,75 0,04 1,03 0,31 49 4104,43 2678,70 3166,07 1,06 0,57 0,16 Ghi chú: E1 và E2 là năng lượng của các gamma bình của mức, độ rộng mức, xác suất dịch chuyển và chuyển dời nối tầng sơ cấp và thứ cấp; EL, EL là hàm lực từ mức Bn chuyển dời gamma loại dịch mức năng lượng mức trung gian và sai số. chuyển lưỡng cực điện E1 về các mức thấp hơn. Bảng Kết quả thực nghiệm cho thấy đã xác định được 3 trình bày kết quả tính tốn, Hình 6 trình bày xác 49 cặp chuyển dời nối tầng thu được từ 7 đỉnh phổ suất tính theo lý thuyết và xác định bằng thực nghiệm tổng. Sử dụng các cơng thức (5) ÷ (24) để xác định của chuyển dời E1 từ Bn về các mức thấp hơn. spin, độ chẵn lẻ, hệ số rẽ nhánh, thời gian sống trung Trang 90
9. TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T1 - 2016 Bảng 3. Mức, thời gian sống của mức, độ rộng mức, spin và độ chẵn lẻ, hệ số rẽ nhánh và hàm lực dịch chuyển gamma của 56Mn Sai số Spin và độ Spin và độ Sai số Hàm lực hàm lực Thời gian Hệ số rẽ Độ Năng lượng chẵn lẻ chẵn lẻ so hệ số rẽ dịch dịch Năng sống của Xác suất nhánh rộng chuyển dời mức trung sánh từ thư nhánh chuyển chuyển lượng mức dịch chuyển của mức mức Гγ gamma gian tính viện thực thực mức (1/2) E1 BRγi (eV) E (keV) theo mẫu LANL BRγi nghiệm nghiệm (keV) (s) (%) 2 lớp [9, 14] (%) M(E(1) M(E(1) 2 + + + 6104,24 1 , 3 1 6,826E+17 5,48 0,20 5,474 0,200 + + 6031,15 3 2 3,292E+17 0,85 0,14 0,845 0,141 + + + 5919,26 1 , 3 2.5 ? 6,224E+17 2,43 0,18 2,428 0,184 2+ , 4+ 2.5 + ? 5760,28 2,868E+17 4,09 0,30 4,088 0,300 2+ 2+ 5525,81 1,266E+18 20,81 0,39 20,814 0,389 5436,55 1+ 1+ 4,822E+17 2,18 0,31 2,182 0,308 5432,90 2+ 2+ 2,406E+17 1,34 0,20 1,337 0,199 5253,70 3+ 2.5 ? 4,352E+17 1,98 0,21 1,985 0,206 - 5198,90 3+ 3 2,108E+17 1,85 0,26 1,848 0,258 + 5180,39 3 +? 8,344E+17 8,92 0,36 8,924 0,358 +, + + 5067,00 2 3 2.5 ? 3,904E+17 7,36 0,34 7,361 0,339 + + 5035,12 3 3 3,830E+17 2,69 0,32 2,683 0,324 5015,41 3+ 3+ 5,679E+17 15,10 0,46 15,095 0,455 7270,50 2,746E-16 6,430 4949,07 2- 2- 3,638E+17 3,89 0,21 3,892 0,206 4907,65 2+ 2.5+ ? 1,773E+17 0,46 0,12 0,462 0,118 4873,81 1+ , 3+ 2.5+ ? 3,474E+17 1,51 0,18 1,514 0,177 4841,00 2+ ? 1,702E+17 0,74 0,22 0,737 0,216 4828,52 2+ , 4+ 2+ 3,378E+17 1,94 0,22 1,946 0,224 4724,49 3+, 2+ ? 3,164E+17 6,71 0,33 6,712 0,325 4689,75 2+ , 4+ ? 1,548E+17 0,98 0,16 0,983 0,158 4565,93 1+ , 3+ 2.5+ ? 2,856E+17 2,70 0,21 2,693 0,206 4550,34 2+ 2.5+ ? 1,414E+17 0,62 0,17 0,619 0,167 4445,75 3+ 2.5+? 1,318E+17 1,03 0,31 1,032 0,313 4380,75 1+ , 3+ 1+ 1,261E+17 0,78 0,16 0,776 0,162 4267,08 2+ hoặc 4+ 2.5 - ? 1,166E+17 0,8 0,14 0,796 0,138 4104,43 3+ ? 1,037E+17 0,57 0,16 0,570 0,157 3979,15 1+ , 3+ ? 9,453E+16 0,79 0,14 0,786 0,138 3927,25 2+ , 4+ ? 9,088E+16 0,51 0,11 0,511 0,110 3752,04 2+ ? 7,925E+16 0,87 0,16 0,875 0,157 Trang 91
10. Science & Technology Development, Vol 19, No.T1- 2016 1.40E+018 25 Xác suất dịch chuyển theo lý thuyết Xác suất dịch chuyển theo thực nghiệm 1.20E+018 20 1.00E+018 15 8.00E+017 6.00E+017 10 4.00E+017 5 2.00E+017 Xác suất dịch chuyển Xác chuyển dịch thuyếtE1 lý theo suất 0 Xácnghiệm E1thực theo suất chuyển dịch 0.00E+000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 Năng lượng chuyển dời gamma (keV) Hình 6. Xác suất chuyển dời E1 tính tốn theo lý thuyết và xác định bằng thực nghiệm từ mức Bn về các mức thấp hơn Kết quả cho thấy, bằng thực nghiệm đo đạc và đo trùng phùng gamma-gamma. Kết quả tính tốn việc ứng dụng mẫu lớp để xác định spin và độ chẵn lẻ spin, độ chẵn lẻ bằng mẫu lớp cho thấy khá phù hợp của một số mức, trong nghiên cứu này đã sắp xếp với kết quả thực nghiệm. Điều này chứng tỏ hạt nhân được 49 cặp chuyển dời nối tầng. Ở Bảng 3, cĩ một 56 Mn là hạt nhân khơng suy biến, phù hợp với cách số mức trong thực nghiệm này đã xác định spin và độ giải thích của mẫu lớp. Qua kết quả nghiên cứu cũng chẵn lẻ mà thư viện LANL chưa sắp xếp; đồng thời thể hiện tính tương đồng theo dự đốn của mẫu lớp về cũng cĩ một số khác biệt về spin và độ chẵn lẻ so với xác suất dịch chuyển gamma loại lưỡng cực điện, đặc thư viện. biệt cả lý thuyết và thực nghiệm đều chứng tỏ vùng Hình 6 cho thấy kết quả đo đạc thực nghiệm giữa năng lượng chuyển dời gamma khoảng từ 4500 keV xác suất chuyển dời lưỡng cực điện E1 so với lý đến 5300 keV cĩ các chuyển dời E1 mạnh về các thuyết cĩ sự tương đồng. Tuy nhiên, vùng năng lượng mức trung gian. lớn cĩ sự khác biệt giữa lý thuyết và thực nghiệm. Lời cảm ơn: Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Vấn đề này cĩ thể do hiệu suất ghi kém của hệ đo ở Nghiên cứu Hạt nhân đã cho phép thực hiện nghiên vùng năng lượng cao nên chưa thu thập đầy đủ về cứu này trên kênh ngang số 3 của Lị phản ứng Hạt cường độ chuyển dời. nhân Đà Lạt. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu đã xác định được các dịch chuyển từ Bn về các mức thấp hơn bằng phương pháp Trang 92
11. TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T1 - 2016 Determination of the electric dipole (E1) gamma ray strength function of 56Mn from the Bn level to low levels by two-step gamma cascades Nguyen An Son University of Dalat ABSTRACT Investigation of gamma ray strength function is gamma coincidence system. The 56Mn deexcitation necessary to determine some nuclear characteristics, afforded the collected of 49 gamma – gamma two- such as: spin, parity, electromagnetic transitions, step cascades. This was applied on shell model to cross section, In this research, 55Mn target was determine the spin, parity, electric dipole gamma activated on the neutron of 3rd horizontal channel of strength function (E1) as well as comparing between Dalat nuclear reactor. The experimental data was the theoretical and experimental E1 transition collected by event-event coincidence by gamma- probabilities. Keywords: The electric dipole (E1) transition; spin and parity; 56Mn; Gamma transition strength. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].J.M. Blatt, V. F. Weisskopf, Theoretical nuclear Detectors and Associated Equipment, 640, Issue physics, John Wiley and Sons, New York (1972). 1, 213 (2011). [2].N. D'Angelo, Excited Levels in Mn56, Phys. Rev, [8].K. Nuklidkarte, Chart of the nuclides, 7th edition 117 (1960). (2006). [3].A.H. Colenbrander, T.J. Kennett, An investigation [9]. of the reaction 55Mn(n,gamma)56Mn, Can. J.Phys. 52916823479807B31CC9269CC3_2.html 53, 236 (1975). [10]. P.Đ. Khang, Nghiên cứu phân rã gamma nối tầng [4].P.H.M. Van Assche, et al, Energy levels of 56Mn, của hạt nhân 170Yb và 158Gd, Luận án phĩ tiến Nuclear physics A160, 367 (1971). sĩ Khoa học Tốn Lý, Trường Đại học Tổng hợp [5].J. Mellema, H. Postma, Investigation of nuclear Hà Nội (1993). level spins pf 56Mn by means of nuclear [11]. N.A. Sơn, Mật độ mức và hàm lực thực nghiệm orientation, Nuclear Physics A154, 406 (1970). của các hạt nhân Ti49, V52, Ni59, Luận án tiến sĩ [6].P.P.J. Delheij, K. Abrahams, W.J. Huiskamp, Vật lý, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam H.Postma, The 55Mn(n,gamma)56Mn reaction (2014). studied with polarized neutrons and polarized [12]. Bohn, B.R. Mottelson, Nuclear structure, I, W. A. manganese nuclei, Nuclear Physics. A341, 45 Benjamin, INC (1975). (1980). [13]. Viện NCHN, Báo cáo các đặc trưng kỹ thuật của [7].B. Pritychenko, E. Běták, M.A. Kellett, B. Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt - Tài liệu dùng để Singh, J. Totans, The Nuclear Science References xin tái cấp phép cho Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt (NSR) database and Web Retrieval System, (2009). Nuclear Instruments and Methods in Physics [14]. Research Section A: Accelerators, Spectrometers, NL/isotopic/25mn55. Trang 93