Luận án tiến sĩ về tỷ số đồng phân và hiệu ứng trong phản ứng quang hạt nhân và bắt neutron

• Tác giả: Bùi Minh Huệ
• Người hướng dẫn: Dr Trần Đức Thiệp
• Trường học: Graduate University of Science and Technology
• Chuyên ngành: Atomic and Nuclear Physics
• Đề tài: Nghiên Cứu Tỷ Số Đồng Phân Và Hiệu Ứng Trong Phản Ứng Quang Hạt Nhân Và Bắt Neutron
• Loại tài liệu: Doctoral Thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• Declaration of Authorship
• Abstract
• Acknowledgements
• Contents
• 1. CHƯƠNG 1: Overview
• 1.1. Formation and classification of isomers
• 1.2. Isomeric ratio and related effects
• 1.2.1. Definition of isomeric ratio
• 1.2.2. Nuclear effects on isomeric ratio
• 1.2.3. Theoretical IR calculation
• 1.3. Formation of photonuclear reaction and photon sources
• 1.4. Cross-section of photonuclear reaction
• 1.5. Neutron capture reaction
• 1.5.1. Neutron and neutron sources
• 1.5.2. Neutron capture reaction (n, γ)
• 1.5.3. Neutron capture cross-section
• 1.6. Level density and γ-ray strength function
• 1.6.1. Nuclear level density
• 1.6.2. Gamma-ray strength function
• 2. CHƯƠNG 2: Experimental and theoretical methods
• 2.1. Thermal and epithermal neutron source
• 2.2. Experimental IR determination
• 2.3. Spectrum analysis-necessary correction
• 2.3.1. Self-absorption effect
• 2.3.2. Coincidence summing corrections
• 2.4. Theoretical IR calculation in (γ, n) reaction
• 2.4.1. Bremsstrahlung spectra simulation in GEANT4
• 2.4.2. Cross-section calculation in TALYS
• 3. CHƯƠNG 3: Results and Discussion
• 3.1. Isomeric Ratios in (γ, n) reactions
• 3.2. 195m,g Hg and 197m,g Hg
• 3.3. Isomeric Ratios in (n, γ) reactions
• 3.3.1. 109m,g Pd and 111m,g Pd
• 3.3.2. 115m,g Cd and 117m,g Cd
• 3.4. Influence of nuclear channel effect on IRs in (γ, n) and (n, γ) reactions
• 3.5. IRs of 137m,g Ce, 115m,g Cd, 109m,g Pd, and 81m,g Se in inverse reactions
• 3.6. Theoretically calculated IRs in (γ, n) reactions
• 3.6.1. Bremsstrahlung spectra simulation
• 3.6.2. Cross-section calculation
• 3.6.3. IRs in (γ, n) reactions
• 4. Conclusions and Outlook
• List of Publications used for the Thesis content
• References
• A Geant4 simulation codes
• B Input file of TALYS code
• C CERN ROOT analysis code to calculate IRs using energy flux spectra from GEANT4 and the cross-section outputs from TALYS
• List of Abbreviations
• List of Physical Quantities
• List of Tables
• List of Figures
• Introduction

I. Tổng quan

Nghiên cứu tỷ số đồng phân (tỷ số đồng phân) và các hiệu ứng liên quan trong phản ứng quang hạt nhân (phản ứng quang hạt nhân) và bắt neutron (bắt neutron) là một lĩnh vực quan trọng trong vật lý hạt nhân. Tài liệu này cung cấp cái nhìn tổng quan về định nghĩa và phân loại của tỷ số đồng phân, cùng với các yếu tố hạt nhân ảnh hưởng đến tỷ số này. Đặc biệt, tài liệu nhấn mạnh vai trò của các hiệu ứng như cấu hình nucleon, sự khác biệt về spin, năng lượng kích thích và hiệu ứng kênh phản ứng trong việc xác định tỷ số đồng phân. Các tỷ số đồng phân được đo lường và so sánh với các giá trị lý thuyết, cho thấy sự tương đồng và khác biệt giữa các kết quả thực nghiệm và lý thuyết. Điều này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc hạt nhân mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực vật lý hạt nhân.

1.1. Định nghĩa tỷ số đồng phân

Tỷ số đồng phân được định nghĩa là tỷ lệ giữa số lượng đồng phân có cùng số nucleon nhưng khác nhau về năng lượng hoặc trạng thái. Tài liệu đã chỉ ra rằng tỷ số này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm cấu hình nucleon và các hiệu ứng hạt nhân khác. Việc xác định chính xác tỷ số đồng phân là rất quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng hạt nhân và hiểu rõ hơn về cấu trúc của hạt nhân.

1.2. Các hiệu ứng hạt nhân ảnh hưởng đến tỷ số đồng phân

Các hiệu ứng hạt nhân như cấu hình nucleon, sự khác biệt về spin và năng lượng kích thích có thể ảnh hưởng đáng kể đến tỷ số đồng phân. Tài liệu đã phân tích các yếu tố này và chỉ ra rằng sự khác biệt về spin có thể dẫn đến sự thay đổi trong tỷ số đồng phân, từ đó ảnh hưởng đến các phản ứng hạt nhân. Việc nghiên cứu các hiệu ứng này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các phản ứng quang hạt nhân mà còn có thể áp dụng trong các lĩnh vực khác như y học hạt nhân và năng lượng hạt nhân.

II. Phương pháp thực nghiệm và lý thuyết

Phương pháp thực nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm việc xác định tỷ số đồng phân thông qua các phản ứng quang hạt nhân và bắt neutron. Tài liệu mô tả chi tiết quy trình thực hiện thí nghiệm, từ việc tạo ra nguồn bức xạ đến việc phân tích dữ liệu thu được. Các kỹ thuật như quang phổ gamma và các phương pháp sửa lỗi cần thiết cũng được đề cập. Bên cạnh đó, tài liệu cũng trình bày các phương pháp lý thuyết để tính toán tỷ số đồng phân, bao gồm mô hình độ dày mức và hàm sức mạnh gamma. Việc kết hợp giữa thực nghiệm và lý thuyết giúp cung cấp cái nhìn toàn diện về các phản ứng hạt nhân.

2.1. Nguồn bức xạ và quy trình thí nghiệm

Nguồn bức xạ được sử dụng trong nghiên cứu này là MT-25 Microtron, cho phép tạo ra các photon bức xạ với năng lượng cao. Quy trình thí nghiệm bao gồm việc chiếu xạ mẫu và thu thập dữ liệu từ các phản ứng xảy ra. Tài liệu đã chỉ ra rằng việc lựa chọn nguồn bức xạ phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của các kết quả thu được.

2.2. Phân tích dữ liệu và sửa lỗi

Phân tích dữ liệu là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Tài liệu đã mô tả các phương pháp phân tích phổ gamma và các sửa lỗi cần thiết như hiệu ứng tự hấp thụ và hiệu ứng cộng đồng. Việc áp dụng các phương pháp này giúp đảm bảo rằng các kết quả thu được là chính xác và đáng tin cậy, từ đó cung cấp thông tin quý giá về tỷ số đồng phân và các hiệu ứng liên quan.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ số đồng phân trong các phản ứng quang hạt nhân và bắt neutron có sự khác biệt rõ rệt. Tài liệu đã trình bày các tỷ số đồng phân đo được cho các đồng phân khác nhau và so sánh với các giá trị lý thuyết. Sự khác biệt giữa các kết quả thực nghiệm và lý thuyết đã được phân tích kỹ lưỡng, cho thấy rằng các yếu tố như cấu hình nucleon và hiệu ứng kênh phản ứng có ảnh hưởng lớn đến tỷ số đồng phân. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong việc hiểu rõ hơn về các phản ứng hạt nhân mà còn có thể áp dụng trong các lĩnh vực khác như y học hạt nhân.

3.1. Tỷ số đồng phân trong phản ứng γ n

Tỷ số đồng phân trong phản ứng (γ, n) đã được xác định cho nhiều đồng phân khác nhau. Kết quả cho thấy rằng tỷ số đồng phân của 195m,g Hg và 197m,g Hg có sự thay đổi đáng kể tùy thuộc vào năng lượng bức xạ. Tài liệu đã chỉ ra rằng việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ số đồng phân trong phản ứng này là rất quan trọng để phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực vật lý hạt nhân.

3.2. Tỷ số đồng phân trong phản ứng n γ

Tỷ số đồng phân trong phản ứng (n, γ) cũng đã được nghiên cứu và cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các đồng phân. Kết quả cho thấy rằng các yếu tố như cấu hình nucleon và hiệu ứng kênh phản ứng có ảnh hưởng lớn đến tỷ số đồng phân. Việc phân tích các tỷ số này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các phản ứng hạt nhân mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực vật lý hạt nhân.