A hasadási gát vizsgálata hagyományos eszközökkel: az elmúlt 10 év eredményei

Az erős deformációval és kis gerjesztési energiával rendelkező atommag-állapotok egyik fontos vizsgálati módszere a neutronátadással járó direkt reakciók alkalmazása, mellyel "negatív" energiájú neutront lehet a magnak átadni. Az aktinoida tartományban sok esetben ilyen reakciók használatával lehet csak információt nyerni a hasadási gát alatti állapotokról, főleg olyan magoknál, ahol a neutronszeparációs energia nagy (5.5-7 MeV) értéket vesz fel.

Töltött-részecske nyalábot alkalmazó kísérleti vizsgálataink fő helyszíne a münchen-i Maier-Leibnitz Tandem-laboratórium (München, Németország) volt. Kísérleteinkben a ²³²U, a ²³²Pa, és legutóbb a ²³⁸Np magok gátalatti hasadási rezonanciáinak és azok forgási finomszerkezetének vizsgálatát, illetve a hasadási gátak paramétereinek megállapítását tűztük ki célul. Az elvégzett kísérletekben a hasadási valószínűségek gerjesztési energiától való függését határoztuk meg, melyhez a ²³¹Pa(d,pf), a ²³¹Pa(³He,df) illetve a ²³⁷Np(d,pf) reakcióból származó, hasadványokkal koincidenciában levő könnyű részecskék kinetikus energiáját mértük meg igen nagy feloldással (ΔE=5 keV) egy Q3D típusú mágneses spektrográf segítségével. A kilépő töltött részecskék kinetikus energiájából a hasadó mag gerjesztési energiáját lehet meghatározni. A hasadványokat az MTA Atomkiben fejlesztett, nagy hatásfokú, helyzetérzékeny, kisnyomású lavinadetektorokkal figyeltük meg. Fontos megemlíteni, hogy a fenti kísérletek elvégzése azért vált lehetővé, mert a müncheni Ludwig-Maximilians Egyetem radioaktív céltárgy laboratóriuma igen jó minőségű, rendkívül vékony (80 μg/cm²), erősen radioaktív ²³¹Pa és ²³⁷Np céltárgyat készített és biztosított számunkra.

A hasadási gát paramétereinek meghatározásához mindhárom esetben reakciókóddal végeztünk számításokat. A számítások során használt reakció-modellben a hasadási gát paraméterei bemenő adatok, melyek változtatásával a számolt hatáskeresztmetszet a kísérleti pontokhoz illeszthető. Az így meghatározott gátparaméterek körülbelül ±200-300 keV pontosságúak, elsősorban a szintén bemenő adatként szereplő állapotsűrűségre vonatkozó paraméterek bizonytalansága miatt. Utóbbi paraméterek fontosságát jelzi, hogy jelenleg is több nemzetközi kutatócsoport foglalkozik az állapotsűrűség széles energiatartományban történő kísérleti meghatározásával, mellyel ezt a hibát lehetne jelentősen csökkenteni. A hasadási gát paramétereire vonatkozó eredményeinkkel jelentősen hozzájárultunk az aktinoidákra vonatkozó, reaktorfizikai szempontból lényeges magszerkezeti adatbázisok kiterjesztéséhez.

A ²³²Pa hasadási valószínűsége a E=5.7-5.8 MeV gerjesztési energiatartományban gazdag finomszerkezetet mutat (lásd ábra), mely a korábban már említett forgási sávok megjelenésével magyarázható. Az ábra felső részén jelölt forgási szerkezetet feltételezve sikerült értelmezni ezt a finomszerkezetet (folytonos vonal), és a tehetetlenségi nyomatékot meghatározni, mely egyértelműen hiperdeformált magalakra utal. Így a páratlan neutron és protonszámmal rendelkező atommagokban először sikerült kimutatni erősen deformált magállapotok jelenlétét. Hasonló eredményre jutottunk a ²³²U esetében is, mely jól illeszkedik az urán izotópokra korábban végzett kísérletek eredményeihez is. A ²³⁸Np atommagra vonatkozó kísérleti adatok feldolgozása jelenleg is tart, a megfigyelt rezonanciaszerkezet azonban nagyon hasonló a ²³²Pa esetében megfigyelt szerkezethez.

A Pa 232-es izotópjának hasadási rezonanciái, melynek szerkezete nagy deformációt jelez