Técnicas de producción de núcleos exóticos

Transcripción

1 Tema 10 Técnicas de producción de núcleos exóticos Asignatura de Física Nuclear Curso académico 2009/2010 Universidad de Santiago de Compostela

2 Núcleos lejos de la estabilidad tasa de producción mecanismo de reacción separación e identificación P producción = N projectiles N blanco June 2008

3 Tasas de producción P producción = N projectiles N blanco sección eficaz de reacción intensidad de proyectiles espesor del blanco espesor del blanco: interacción electromagnética rango de los proyectiles -E<E fermi R = 100 mg/cm 2 -E>>E fermi R = 1 g/cm 2 energía disipada en el blanco

4 Mecanismos de reacción

5 Mecanismos de reacción fisión inducida por n, (probabilidad de reacción grande sin interacción electromagnética) reacciones inducidas por núcleos pesados E<E fermi (interacción electromagnética blancos finos probabilidad de reacción pequeña) fusión producción de superpesados e isótopos deficitarios en neutrones difusiones profundamente inelástica fluctuaciones en N/Z pequeñas reacciones de transferencia intercambio de pocos nucleones reacciones inducidas por núcleos pesados E>E fermi (blancos gruesos probabilidad de reacción grande, gran fluctuación en N/Z) fragmentación fría isótopos ricos en neutrones evaporación isótopos deficitarios en neutrones fisión isótopos de masa intermedia ricos en neutrones

6 Mecanismos de reacción: fragmentación reacciones de fragmentación-evaporación isótopos deficitarios en neutrones

7 Mecanismos de reacción: fragmentación reacciones de fragmentación fría isótopos ricos en neutrones grandes fluctuaciones en N/Z se abraden sólo protones grandes fluctuaciones en E* no se excita el NC residual a A a A n N z Z z Z n N p p p p p p,

8 Mecanismos de reacción: fisión reacciones de fisión isótopos de masa intermedia ricos en neutrones Energía potencial de la fisión: término Coulombiano residuos de fisión ricos en neutrones término de asimetría pequeñas variaciones en N/Z efectos de estructura 132 Sn

9 Mecanismos de reacción: fisión reacciones de fisión distribuciones isotópicas de los residuos

10 Técnicas experimentales instalaciones basadas en la fisión inducida por n,g a baja energía: reactores nucleares convertidores (dn) fotofisión inducida por bremsstrahlung (e - ) instalaciones basadas en reacciones inducidas por iones pesados relativistas: reacciones de espalación inducidas por protones relativistas instalaciones tipo ISOL (Isotopic Sepatation On Line) reacciones de fragmentación del proyectil en colisiones inducidas por iones pesados relativistas instalaciones tipo fragmentación en vuelo

11 Técnicas experimentales: instalaciones tipo ISOL Blanco grueso ionización separación proyectile post-acceleración extracción fisión inducida por n, a baja energía: reactores nucleares convertidores (dn) fotofisión inducida por bremsstrahlung (e - ) reacciones de fusión-evaporación producción de núcleos superpesados reacciones de espalación: residuos de evaporación-fisión producidos en reacciones inducidas por protones relativistas

12 Técnicas experimentales: instalaciones tipo ISOL separadores de masa: Beam Target 55 kev 1 + ions B~A Ion Source High-resolution -ray spectroscopy Ge Ge Ge Ge Charged particle detection la fuente de iones fija, Q y Z

13 Técnicas experimentales: fragmentación en vuelo Blanco fno espectrómetro frenado proyectile fragmentación del proyectil en colisiones inducidas por iones pesados relativistas: residuos de evaporación residuos de fisión ciclotrones (E < 100 MeV/n) sincrotrones (E > 100 MeV/n)

14 Técnicas experimentales: fragmentación en vuelo espectrómetros magnéticos de retroceso: deflexión en un dipolo magnético: separación en momento deflexión eléctrica o medida del tiempo de vuelo: separación en velocidad o identificación (qe = qvb v = E/B) deflexión en un cuadrupole magnético: mayor aceptancia medida de E, degradador de energía pasivo: identificación en Z o separador

15 Técnicas experimentales: fragmentación en vuelo espectrómetros magnéticos de retroceso:

16 Nuevas instalaciones de producción de núcleos exóticos instalaciones europeas: SPIRAL I y II (Caen-Francia): ISOL inducida por iones y deuterio MAFF (Munich-Alemania): ISOL reactor de fisión FAIR (Darmstadt-Alemania): fragmentación en vuelo de iones relativistas EURISOL (???): ISOL inducida por protones relativistas instalaciones norteamericanas: FRIB: ISOL inducida por protones relativistas + fragmentación en vuelo inducida por iones relativistas instalaciones asiáticas: Riken (Tokio-Japón): fragmentación en vuelo inducida por iones relativistas

17 Nuevas instalaciones de producción de núcleos exóticos Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) : UNILAC SIS 18 SIS 100/300 HESR Super FRS RESR CR NESR FLAIR 100 m