Kết quả thực hiện đề tài cơ sở “Nghiên cứu hiệu ứng phi định xứ của thế quang học nucleon bằng phương pháp R-matrix”

 Đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở: “Nghiên cứu hiệu ứng phi định xứ của thế quang học nucleon bằng phương pháp R-matrix” do CN. Doãn Thị Loan, nghiên cứu viên Trung tâm Vật lý hạt nhân, Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân làm chủ nhiệm được phê duyệt giao thực hiện từ tháng 1/2018 đến hết tháng 12/2018.

       Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đánh giá sự ảnh hưởng của hiệu ứng phi định xứ (non-locality) của thế quang học (OP) nucleon lên tiết diện tán xạ đàn hồi nucleon-hạt nhân sử dụng phương pháp R-matrix, cụ thể là các hạt nhân bia ⁴⁰Ca, ⁹⁰Zr và ²⁰⁸Pb. Đây sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về ảnh hưởng của hiệu ứng phi định xứ trong các phản ứng bắt nucleon như (p,g), (n,g).

       Thế quang học phi định xứ được xây dựng vi mô theo mẫu folding, sử dụng tương tác nucleon-nucleon hiệu dụng CDM3Yn được nhóm nghiên cứu sử dụng hiệu quả trong những năm gần đây. Thế quang học này được đưa vào code R-matrix để giải phương trình tán xạ nhằm tìm ra độ lệch pha, tiết diện tán xạ và so sánh với số liệu thực nghiệm. Dựa trên việc so sánh kết quả trong hai trường hợp sử dụng thế quang học định xứ và phi định xứ với số liệu thực nghiệm có thể đánh giá dược sự ảnh hưởng của hiệu ứng phi định.

       Để kiểm tra độ chính xác của phương pháp R-matrix, nhóm nghiên cứu đã so sánh kết quả tiết diện tán xạ đàn hồi nucleon sử dụng phương pháp R-matrix với kết quả thu được khi sử dụng phương pháp lặp, phương pháp được sử dụng rộng rãi trong việc giải phương trình Schrödinger với thế quang học phi định xứ. Hình 1 biểu diễn  kết quả tính toán tiết diện vi phân theo phân bố góc của tán xạ đàn hồi neuton lên ²⁰⁸Pb tại năng lượng neutron 14.6, 20, 26, 30.3, và 40 MeV sử dụng phương pháp R-matrix và phương pháp lặp (NLAT), dùng chung thế quang học phi định xứ Perey-Buck (PB). Hai phương pháp đều cho các kết quả tiết diện tán xạ gần như trùng khớp nhau ứng với tất cả các góc từ [0:180^o].

       Để đánh giá sự ảnh hưởng của hiệu ứng phi định xứ, những kết quả thu được đối với thế phi định xứ được so sánh với kết quả thu được khi sử dụng thế định xứ theo gần đúng BR. Hình 2 mô tả tiết diện tán xạ đàn hồi của neutron lên hạt nhân ²⁰⁸Pb tại năng lượng 26, 30.4 và 40 MeV của neutron tới. Kết quả thu được đối với OP định xứ và phi định xứ khá gần nhau và đều mô tả tốt được số liệu thực nghiệm. Tính chính xác của phương pháp định xứ cũng được thể hiện qua kết quả thu được đối tán xạ đàn hồi neutron lên hạt nhân ⁴⁰Ca (Hình 3). Tuy nhiên, kết quả thu được đối với thế quang học phi định xứ gần hơn với các điểm thực nghiệm tại những giá trị góc lớn q≥100^o. Điều này cho thấy rằng phương pháp xấp xỉ định xứ của thế quang học vẫn tốt đối với phân tích tán xạ đàn hồi nucleon-hạt nhân.

Hình 1. Tiết diện tán xạ đàn hồi n+²⁰⁸Pb theo phân bố góc tại năng lượng 14.6, 20, 26, 30.3 và 40 MeV thu được từ mẫu quang học sử dụng phương pháp R-matrix và phương pháp lặp (NLAT), sử dụng thế quang học phi định xứ PB.

Hình 2. Tiết diện tán xạ đàn hồi n+²⁰⁸Pb tại năng lượng 26, 30.4 và 40 MeV theo mẫu quang học với thế folding phức sử dụng tương tác CDM3Y6. Kết quả thu được khi giải chính xác phương trình tán xạ với thế folding phi định xứ được so sánh với trường hợp sử dụng thế định xứ theo gần đúng BR

Hình 3. Tiết diện tán xạ đàn hồi proton lên hạt nhân ⁴⁰Ca tại năng lượng 30,35 và 40 MeV theo mẫu quang học với thế folding phức sử dụng tương tác CDM3Y6

        Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng thành công phương pháp R-matrix để mô tả tán xạ đàn hồi nucleon lên hạt nhân sử dụng thế quang học phi định xứ được đề xuất bởi Perey và Buck, và một số phiên bản thế tương tự PB được tham số hóa gần đây. Sự so sánh kết quả thu được sử dụng tương tác R-matrix với phương pháp lặp đã khẳng định rằng phương pháp R-matrix là công cụ hiệu quả để sử dụng trong các tính toán tán xạ đàn hồi nucleon-hạt nhân với thế quang học phi định xứ. Hiệu ứng phi định xứ của thế quang học nucleon đã được khảo sát cụ thể qua so sánh các kết quả tính toán tiết diện tán xạ đàn hồi của nucleon trên các hạt nhân bia khác nhau sử dụng thế quang học định xứ được xây dựng từ mẫu folding sử dụng tương tác CDM3Y6 phức. Tính chính xác của phương pháp định xứ cũng được thể hiện qua kết quả thu được đối tán xạ đàn hồi nucleon lên một số hạt nhân trung bình và nặng.

       Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được báo cáo tại Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân cho cán bộ trẻ ngành năng lượng nguyên tử, tháng 10/2018 và được đăng tải trên tạp chí Communication in Physics 28, 4 (2018).

 Doãn Thị Loan – TT Vật lý hạt nhân

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân