400AMeV 12C诱发乳胶核反应α射弹碎片与靶核的关联

杨文锦，王 鹏，段振兴，郑素华

(太原工业学院 理学系，山西 太原 030008)

0 引言

大量的实验表明，原子核内部结构中存在α集团.因此，在对中高能核—核碰撞碎裂研究中，需要考虑原子核内部α集团的存在对射弹碎裂影响.进一步研究α射弹碎片的产生机制对认识原子核内部结构有着重要的意义.本次实验，我们共扫描碳核径迹总长度为26 599 cm，发现弹性作用事例1 143个，非弹性事例6个，共1 149个作用事例.在非弹性作用事例中，去掉无法测量的事例，选取793个清晰、记录完整的事例进行分析，对其中的α射弹碎片与靶核碎片关联进行了研究.

中高能核—核碰撞中，核乳胶探测器只对带电粒子敏感，碰撞末态带电粒子数，称为“带电粒子多重数”，用“n”表示.n的平均值称为“平均多重数”，用“” 表示[1-2].

碰撞末态粒子α的多重数用nα表示.碰撞末态灰径迹粒子多重数用ng表示，主要来源于碰撞初期靶核内的反冲质子，对应动能为26 MeV≤EK<375 MeV，另外还有少量的K介子、π介子、氘核、氚核和氦核.碰撞末态黑径迹粒子多重数用nb表示，主要来源于碰撞后期受激靶核的蒸发碎片，主要是动能为EK<26 MeV的质子.重电离粒子多重数nh为nh=ng+nb[1-3].

原子核乳胶主要成分[2-3]为H、C、N、O、AgBr，约占99%.根据核乳胶的组成把核作用分为三大类：1.射弹与重靶AgBr的作用.2.射弹与轻靶C、N、O的作用.3.射弹与H靶作用[2-3].

1 α射弹碎片出射几率与靶核的关联

图1给出400AMeV12C诱发乳胶核反应，与氢靶(H)、轻靶(C、N、O)及重靶(AgBr)反应，不同α射弹碎片产生道下多重数所占的比例.由图看出，在误差范围内，产生一个α射弹碎片的事例中，与CNO、AgBr靶作用的比例明显比与H靶作用的比例高；12C与H靶作用处于不同产生道的几率大致相同，与CNO、AgBr靶作用的比例则随nα增大而减小.α射弹碎片是边缘碰撞射弹旁观体发射的产物[3]，当发生远边缘碰撞时产生的是小α粒子多重数事件，当发生近边缘碰撞时产生的是大α粒子多重数事件.对于nα=1事例，轻靶和重靶半径较大，12C与之发生边缘碰撞的几率要比与H靶作用几率大，则轻靶和重靶发生边缘碰撞发射少量α碎片的几率也大.而对于nα=2，3的事例，由于碳核半径远大于H靶，发生边缘碰撞产生的射弹旁观体要比与C、N、O、AgBr靶产生的射弹旁观体大得多，因此更容易发生高多重数的事例.

图1 12C与不同靶产生α射弹碎片所占的比例

由此我们可以看出，α射弹碎片的产生，与靶核的半径大小有关，还和射弹与靶核碰撞时的中心相对横向距离有关.[4-6]

2 α射弹碎片与靶核碎片的关联

图2分别给出本实验中灰径迹粒子平均多重数〈ng〉、黑径迹粒子平均多重数〈nb〉、重电离粒子平均多重数随nα的变化的关系.

图2 靶核碎片平均多重数〈nb〉、〈ng〉、〈nh〉随nα变化关系图

由图2可见，〈nb〉、〈ng〉、〈nh〉都随nα的增加而减小.原子核乳胶中CNO、AgBr靶占了绝大多数[1]，即射弹半径绝大多数情况下小于等于靶核半径[5-6].当发生中心碰撞时射弹全部与靶核碰撞，射弹旁观体大小为零.而α射弹碎片是由射弹旁观体发射的，这时就不会有射弹碎片产生.当碰撞参数b增大时，射弹的旁观体部分也增大，产生α射弹碎片的概率也增加.此时反应体部分减小，靶核受激发程度减弱，因此靶核碎片多重数也减小了.所以nα越大，说明作用事例的旁观体越大，射弹与靶核反应体越小，靶核的激发程度越弱，产生的靶核碎片的多重数也越小.

3 结论

α射弹碎片多重数，与靶核的半径大小有关，还和射弹与靶核碰撞时的中心相对横向距离(碰撞参数b)有关.当碰撞参数b增大时，产生α射弹碎片的概率也增加.靶核半径越小时，越容易发生α碎片高多重数的事例.可以推测，射弹半径越小时，也越容易发生α碎片高多重数事例，还有待进一步研究.还说明α射弹碎片多重数与靶核碎片的多重数存在相反的依赖关系，α射弹碎片多重数越大，作用事例的旁观体越大，射弹与靶核反应体越小，靶核的激发程度越弱，靶核碎片的多重数产生的也越小.