Prepozíció: hosszú út a foton-indukált magfizikáig II.

Ahogy azt az előző bejegyzésemben kifejtettem, nehéz atommagok hasadási rezonanciáit mindeddig csak töltött-részecske (deuteron, proton és neutron) indukált vizsgáltuk (illetve más csoportok is vizsgálták). Ilyen magreakciókban az erősen deformált alakkal rendelkező atommag-állapotok gerjesztése rendkívül kis valószínűségű folyamat. Ilyen mérések egyik igen komoly nehézsége, hogy a nem rezonanáns, tehát erősen deformált állapotokhoz nem köthető hasadásból származó háttéresemények száma öt nagyságrenddel nagyobb az a számunkra érdekes rezonáns hasadások számánál. Monokromatikus gamma-nyalábot használva azonban ezen állapotok közvetlen gerjesztése valósul meg sokkal nagyobb valószínűséggel és kisebb háttérrel, illetve, a gamma-indukált magreakciókra jellemző ún. spin-kiválasztási szabályok (csak dipól és kvadrupól gerjesztések lehetségesek) eredményeként könnyen értelmezhető spektrumot nyerünk.

Aktinidák gát-alatti fotohasadását eddig csak nagyenergiás elektronok lassításával keltett fékezési sugárzással vizsgálták, mely kísérletekben az átlagolt és összegzett hasadási hozamot mérték: a hasadási hatáskeresztmetszet és a fékezési sugárzás energiaspektrumának konvolúciójaként előállt hasadási hozamot, melyből nagy hibával terhelt dekonvolúciós eljárással lehet a hasadási hatáskeresztmetszet értékét adott energián meghatározni. A nyaláb effektív energiabizonytalansága igen nagy, legjobb esetben is 300-400 keV, ráadásul a nyaláb energiaprofilja a fékezés sugárzás spektrumának jellege miatt bonyolult függvénnyel írható csak le, ami a meghatározott hatáskeresztmetszet gerjesztési energiabeli pontatlanságával jár. Mindezen nehézségek miatt fékezési sugárzással a fotohasadás hatáskeresztmetszetének csak nagyléptékű vizsgálatát tudták elvégezni, hasadási rezonanciákat nem sikerült észlelni. A hatáskeresztmetszet durvaszerkezetében alacsony energián azonban megfigyeltek egy érdekes tartományt, ahol a hatáskeresztmetszet energiafüggése nem a várt tendenciát mutatatta, telítási jellegűvé vált, melyet “izomer völgynek” neveztek el. Az ellentmondást azzal a feltevéssel sikerült értelmezni, hogy az izomer-völgy egy sok hasadási rezonanciából álló tartomány, mely rezonanciák a rossz energiafeloldás miatt összemosódva jelennek meg.

A hamarosan rendelkezésre álló nagy fényességű gamma források, mint amilyenek a HIGS (Durham, USA) vagy az ELI-NP (Bukarest, Románia) berendezések, azonban remélhetően alkalmasak (lesznek) ilyen vizsgálatok elvégézésre megalapozva ezzel hosszútávú kísérleti programunkat a könnyű aktinidák extrém deformált kollektív magállapotainak illetve hasadási gátjainak foto-indukált magreakciókon keresztüli vizsgálatára. A Bukarestben megépülő ELI-NP nagyberendezés az európiai ELI (Extreme Light Infrastructure) projekt keretén belül megvalósuló három nagyberendezés egyike lesz, mely magfizikai vizsgálatok számára fog bíztosítani a világon egyedülálló intenzitású és energiafeloldású gamma-nyalábot. Erről a kövektező bejegyzésben fogok írni.

A Compton-visszaszórt γ-nyalábok nagy fluxusának (10⁶ γ/[eVs]) és energiafelodlásának (ΔE≈1 keV) köszönhetően várakozásunk szerint igen jó hatásfokú spektroszkópia végezhető, mellyel először sikerülhet feloldani az izomer-völgy finomszerkezetét és megfigyelni egyedi rezonanciállapotait. A fent említett ELI-NP berendezés még fejlesztés alatt állnak, azonban a jelenleg működő HIGS berendezés gamma-nyalábja kiváló lehetőséget biztosít az előzetes mérésekhez, illetve a fotohasadási technológia kifejlesztéséhez.