Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của europium tự nhiên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của europium tự nhiên gây, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Bùi Minh Huệ
• Người hướng dẫn: TS. Phan Việt Cƣơng
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lƣợng cao
• Đề tài: Nghiên cứu tỷ số suất lƣợng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của Europium tự nhiên gây bởi chùm bức xạ hãm có năng lƣợng cực đại trong vùng cộng hƣởng khổng lồ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ khoa học
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: PHẢN ỨNG QUANG HẠT NHÂN
• 1.1. Phản ứng quang hạt nhân
• 1.2. Khái niệm về phản ứng quang hạt nhân
• 1.3. Các định luật bảo toàn trong phản ứng quang hạt nhân
• 1.4. Tiết diện và suất lượng của phản ứng quang hạt nhân
• 1.5. Tiết diện phản ứng quang hạt nhân
• 1.6. Suất lượng phản ứng quang hạt nhân
• 1.7. Khái niệm trạng thái đồng phân hạt nhân
• 1.8. Dịch chuyển gamma
• 1.9. Bức xạ đa cực điện và bức xạ đa cực từ trong các hệ lượng tử. Dịch chuyển giữa các trạng thái của hạt nhân
• 1.10. Quy tắc chọn lọc trong dịch chuyển gamma
• 1.11. Cấu trúc hạt nhân và sự hình thành trạng thái đồng phân
• 1.12. Mẫu vỏ hạt nhân
• 1.13. Mẫu hạt nhân biến dạng - Mẫu Nilson
• 1.14. Tính chất phổ của các đồng vị Eu
• 1.15. Tỷ số suất lượng đồng phân
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp thực nghiệm xác định tỷ số suất lượng đồng phân
• 2.2. Thí nghiệm đo tỷ số suất lượng đồng phân
• 2.3. Nguồn bức xạ hãm từ máy gia tốc electron MT - 25
• 2.4. Thí nghiệm xác định tỷ số suất lượng đồng phân
• 2.5. Bố trí thí nghiệm
• 2.6. Đo và xử lý phổ gamma
• 2.7. Một số phép hiệu chỉnh nâng cao độ chính xác kết quả đo
• 2.8. Hiệu ứng sự hấp thụ tia gamma trong mẫu. Hiệu ứng thời gian chết và chồng chập xung
• 2.9. Hiệu ứng cộng đỉnh
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiệu suất ghi của Detector
• 3.2. Đoán nhận đồng vị phóng xạ
• 3.3. Xác định tỷ số suất lượng đồng phân
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân của europium

Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của europium là một lĩnh vực quan trọng trong vật lý hạt nhân. Phản ứng quang hạt nhân liên quan đến sự tương tác giữa bức xạ gamma và hạt nhân, dẫn đến sự hình thành các trạng thái đồng phân. Các trạng thái này có thời gian sống dài hơn so với trạng thái kích thích thông thường, tạo ra những thông tin quý giá về cấu trúc hạt nhân và cơ chế phản ứng.

1.1. Khái niệm về phản ứng quang hạt nhân và đồng phân

Phản ứng quang hạt nhân là quá trình mà bức xạ gamma tương tác với hạt nhân, gây ra sự thay đổi trong cấu trúc hạt nhân. Trạng thái đồng phân là trạng thái kích thích của hạt nhân có thời gian sống dài, thường được tạo ra từ sự kích thích của một hoặc nhiều nucleon. Sự tồn tại của các trạng thái này có thể được giải thích qua các mô hình cấu trúc hạt nhân khác nhau.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân

Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc mức năng lượng của hạt nhân. Tỷ số này cho phép so sánh giữa các trạng thái đồng phân và trạng thái cơ bản, từ đó giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phản ứng và sự phụ thuộc vào spin của mật độ mức hạt nhân.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu phản ứng quang hạt nhân

Mặc dù nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của europium mang lại nhiều giá trị, nhưng cũng gặp phải không ít thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong đo lường, sự phức tạp của các phản ứng hạt nhân và ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài là những điều cần được xem xét.

2.1. Độ chính xác trong đo lường tỷ số suất lượng đồng phân

Để xác định chính xác tỷ số suất lượng đồng phân, cần phải có các thiết bị đo lường hiện đại và quy trình thực nghiệm chặt chẽ. Các yếu tố như hiệu ứng thời gian chết và chồng chập xung có thể ảnh hưởng đến kết quả đo, do đó cần có các phương pháp hiệu chỉnh phù hợp.

2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến phản ứng

Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và thành phần hóa học của mẫu có thể ảnh hưởng đến phản ứng quang hạt nhân. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.

III. Phương pháp nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân

Phương pháp nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân thường sử dụng phương pháp kích hoạt. Thí nghiệm được thực hiện trên máy gia tốc điện tử, cho phép tạo ra chùm bức xạ hãm có năng lượng cao. Các bước thực hiện thí nghiệm bao gồm chuẩn bị mẫu, đo lường và phân tích dữ liệu.

3.1. Quy trình thực nghiệm xác định tỷ số suất lượng đồng phân

Quy trình thực nghiệm bao gồm việc chuẩn bị mẫu europium, sử dụng máy gia tốc để tạo ra bức xạ gamma, và sau đó đo lường các sản phẩm phản ứng. Các số liệu thu được sẽ được phân tích để xác định tỷ số suất lượng đồng phân.

3.2. Kỹ thuật đo lường và xử lý dữ liệu

Kỹ thuật đo lường sử dụng các detector hiện đại để ghi nhận bức xạ gamma phát ra từ phản ứng. Dữ liệu thu được sẽ được xử lý bằng các phần mềm chuyên dụng để tính toán tỷ số suất lượng đồng phân và hiệu chỉnh các yếu tố ảnh hưởng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của europium đã cung cấp những thông tin quý giá về cấu trúc hạt nhân. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu lý thuyết mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, năng lượng hạt nhân và vật liệu mới.

4.1. Kết quả thu được từ thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy tỷ số suất lượng đồng phân của phản ứng quang hạt nhân 153Eu(γ,n)152m1,m2Eu có sự khác biệt rõ rệt giữa các trạng thái đồng phân. Điều này cho thấy sự ảnh hưởng của tham số biến dạng đến xác suất kích thích các trạng thái đồng phân.

4.2. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau

Thông tin về tỷ số suất lượng đồng phân có thể được ứng dụng trong y học hạt nhân để phát triển các phương pháp điều trị mới, cũng như trong nghiên cứu vật liệu mới có tính chất quang học đặc biệt.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của europium mở ra nhiều hướng đi mới cho nghiên cứu vật lý hạt nhân. Những kết quả đạt được không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc hạt nhân mà còn tạo điều kiện cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã xác định được tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân, cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc mức năng lượng của hạt nhân. Những phát hiện này có thể dẫn đến những hiểu biết sâu sắc hơn về vật lý hạt nhân.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Triển vọng nghiên cứu trong tương lai có thể bao gồm việc mở rộng nghiên cứu sang các đồng vị khác của europium và các hạt nhân khác, cũng như phát triển các phương pháp đo lường mới để nâng cao độ chính xác của kết quả.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Phản ứng quang hạt nhân trong vùng cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ (GDR) ở dải năng lượng từ 10 MeV đến 30 MeV là công cụ then chốt để khám phá cấu trúc hạt nhân và cơ chế kích hoạt mức năng lượng. Trong tự nhiên, nguyên tố Europium tồn tại chủ yếu dưới hai đồng vị bền gồm 153Eu chiếm 52,2% và 151Eu chiếm 47,8%. Hạt nhân 153Eu và hạt nhân sản phẩm 152Eu mang đặc tính biến dạng rõ rệt với cấu trúc hai đỉnh cộng hưởng đặc trưng, tạo nên sự khác biệt về tham số biến dạng giữa các trạng thái đồng phân. Tuy nhiên, các dữ liệu thực nghiệm về tỷ số suất lượng đồng phân đối với Europium bị kích hoạt bởi chùm bức xạ hãm vẫn còn rất hạn chế và phân tán.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xác định chính xác tỷ số suất lượng đồng phân IR = Y_high / Y_low của cặp trạng thái 152m1Eu (spin 0-) và 152m2Eu (spin 8-) trong phản ứng 153Eu(γ, n)152m1,m2Eu dưới tác động của chùm bức xạ hãm năng lượng cực đại 17,0 MeV và 20,3 MeV. Phạm vi thực nghiệm được triển khai từ năm 2012 đến năm 2013 tại Phòng thí nghiệm Phản ứng Hạt nhân Flerov thuộc Viện Liên hợp Nghiên cứu Hạt nhân Dubna (JINR, Liên bang Nga), kết hợp phân tích chuyên sâu tại Trung tâm Vật lý Hạt nhân - Viện Vật lý Việt Nam.

Nghiên cứu mang lại ý nghĩa học thuật quan trọng khi cung cấp tập số liệu thực nghiệm chuẩn xác với độ tin cậy cao, kiểm soát sai số tổng cộng chỉ trong khoảng 3% đến 8%. Kết quả này trực tiếp kiểm chứng mô hình thống kê Huizenga – Vandenbosch và mô hình cấu trúc hạt nhân biến dạng Nilsson, đồng thời bổ sung cơ sở dữ liệu vật lý hạt nhân phục vụ y học phóng xạ và công nghệ năng lượng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống lý thuyết vật lý hạt nhân hiện đại để giải thích cơ chế tương tác và khử kích thích:

• Mô hình cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ (GDR): Dựa trên cơ chế dao động tập thể của chất lỏng proton và neutron theo mô hình Goldhaber – Teller và Steinwedel – Jensen. Năng lượng cộng hưởng được xác định qua công thức gần đúng E_res ≈ 31 · A^(-1/6) + 78 · A^(-1/3) MeV, tạo nên tiết diện hấp thụ photon dạng hàm phân bố Lorentz hai đỉnh đối với hạt nhân biến dạng.
• Mô hình thống kê Huizenga – Vandenbosch: Mô tả phản ứng hạt nhân hợp phần qua ba giai đoạn liên hoàn: hình thành hạt nhân hợp phần kích thích cao, bay hơi neutron mang theo năng lượng động học trung bình và mômen quỹ đạo, cuối cùng là chuỗi phân rã cascade phát tia gamma lưỡng cực điện (E1) đưa hạt nhân về trạng thái đồng phân giả bền hoặc trạng thái cơ bản.
• Mô hình Nilsson cho hạt nhân biến dạng: Mô tả trạng thái đơn nucleon trong trường thế dao động tử điều hòa bất đẳng hướng với tham số biến dạng tứ cực β2. Hạt nhân 152Eu biến dạng mạnh được biểu diễn qua cấu hình ghép hạt Nilsson với các mức năng lượng và spin phân tách rõ rệt.
• Các khái niệm then chốt: Trạng thái đồng phân hạt nhân (thời gian sống dài vượt trội T1/2 > 10^(-9) giây), dịch chuyển gamma đa cực (EL, ML), quy tắc chọn lọc spin - chẵn lẻ, và tỷ số suất lượng đồng phân (IR).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu và thiết bị gia tốc: Thực nghiệm sử dụng phương pháp kích hoạt gamma không phá hủy trên máy gia tốc điện tử Microtron MT-25. Máy vận hành ở dải năng lượng 4 - 25 MeV, cường độ dòng trung bình 14 µA, công suất 20 kW và thông lượng chùm photon hãm đạt 10^14 hạt/giây khi electron va đập vào bia Vonfram (W) dày 4 mm được làm mát bằng nước.
• Quy mô và phương pháp chọn mẫu: Mẫu Europium tự nhiên được chuẩn bị dưới dạng bột oxit Eu2O3 có độ tinh khiết cao 99,99%. Cỡ mẫu thực nghiệm được định lượng chính xác 0,3 g, ép phẳng và đóng gói kín trong hộp nhôm mỏng đường kính chuẩn 1,0 cm. Phương pháp chọn mẫu đồng nhất giúp cực tiểu hóa gradient thông lượng bức xạ và chuẩn hóa điều kiện hình học chiếu xạ.
• Lý do lựa chọn phương pháp phân tích phổ: Hoạt độ phóng xạ được đo lường bằng hệ phổ kế gamma bán dẫn siêu tinh khiết HPGe của Canberra có thể tích tinh thể 100 cm3, độ phân giải năng lượng 1,8 keV tại đỉnh chuẩn 1332,2 keV của Co-60. Hệ đo kết hợp phần mềm xử lý phổ Genie2000 và phần mềm OriginPro 8.5 giúp tách các đỉnh đơn lẻ với độ chính xác cao. Quy trình phân tích áp dụng đầy đủ các thuật toán hiệu chỉnh: hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma trong mẫu oxit dày theo hệ số F = (1 - e^(-μt)) / (μt), hiệu chỉnh thời gian chết (dead-time), khử hiện tượng chồng chập xung (pile-up) và hiệu ứng cộng đỉnh (summing effect) khi đo ở khoảng cách 5 cm, 10 cm và 20 cm trong mốc thời gian hoàn thiện năm 2012 - 2013.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nhận diện chính xác các đồng vị và trạng thái đồng phân: Sau quá trình kích hoạt, phổ gamma đã ghi nhận và phân tách thành công 3 đồng vị phóng xạ gồm 150mEu, 152m1Eu và 152m2Eu. Trong đó, đồng vị 152m1Eu có spin 0- và chu kỳ bán rã 9,274 giờ phân rã qua vạch gamma 841,6 keV với cường độ phát xạ 12,2%; đồng vị 152m2Eu có spin 8- và chu kỳ bán rã 96 phút phát xạ gamma 89,85 keV với cường độ 70%.
2. Xác định tỷ số suất lượng đồng phân thực nghiệm: Tỷ số suất lượng đồng phân IR = Y_high / Y_low (tương ứng với Y(152m2Eu, spin 8-) / Y(152m1Eu, spin 0-)) của phản ứng 153Eu(γ, n)152m1,m2Eu được đo lường chính xác:
   • Tại năng lượng bức xạ hãm cực đại 17,0 MeV: Tỷ số IR đạt giá trị 0,0083 ± 0,0002.
   • Tại năng lượng bức xạ hãm cực đại 20,3 MeV: Tỷ số IR đạt giá trị 0,0125 ± 0,0004.
3. Mức độ tăng trưởng theo năng lượng: Khi năng lượng bức xạ hãm cực đại tăng từ 17,0 MeV lên 20,3 MeV (tăng 19,4% về mặt năng lượng hạt tới), tỷ số suất lượng đồng phân IR tăng khoảng 50,6%. Điều này chứng minh sự phụ thuộc phi tuyến mạnh mẽ của xác suất kích thích trạng thái spin cao vào phổ năng lượng photon hãm.
4. Kiểm soát và phân tích sai số chặt chẽ: Tổng sai số thực nghiệm toàn phần được kiểm soát nghiêm ngặt từ 3% đến 8%, hình thành từ sai số thống kê số đếm đỉnh gamma (1% - 3%), sai số đường cong hiệu suất detector HPGe (2% - 3%), sai số chu kỳ bán rã dưới 0,7% và sai số dữ liệu hạt nhân tham chiếu dưới 8%.

Thảo luận kết quả

Cơ chế vật lý đằng sau sự gia tăng của tỷ số IR theo năng lượng được giải thích bởi quá trình truyền mômen xung lượng cho hạt nhân hợp phần. Khi năng lượng photon kích thích tăng dần trong vùng cộng hưởng khổng lồ, động năng của photon chuyển hóa thành mômen động lượng lớn hơn cho hạt nhân trung gian, làm tăng đáng kể xác suất phân rã gamma nối tầng dẫn về trạng thái có spin cao 8- của 152m2Eu so với trạng thái spin thấp 0- của 152m1Eu.

Trong mọi trường hợp thực nghiệm, giá trị IR luôn nhỏ hơn 1 (dao động dưới ngưỡng 0,020), khẳng định rằng xác suất hình thành các trạng thái giả bền có spin cao luôn thấp hơn đáng kể so với trạng thái spin thấp trong phản ứng quang hạt nhân. Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các tính toán lý thuyết theo mô hình thống kê Huizenga – Vandenbosch và tham số cắt spin (spin cut-off parameter).

Các dữ liệu thực nghiệm được trực quan hóa sinh động thông qua hệ thống bảng biểu so sánh tương quan giữa năng lượng và suất lượng hạt nhân, kết hợp đồ thị đường cong hàm hiệu suất ghi detector HPGe từ 50 keV đến 2500 keV với độ tin cậy thống kê chi-square (χ2) đạt mức chuẩn xác cao, cung cấp cái nhìn trực quan và thuyết phục về động lực học phản ứng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Hiện đại hóa hệ thống đo phổ gamma tự động: Nâng cấp đầu dò bán dẫn HPGe thế hệ mới có độ phân giải dưới 1,5 keV kết hợp mạch điện tử kỹ thuật số xử lý chồng chập xung tốc độ cao, mục tiêu giảm sai số thực nghiệm xuống dưới 2,5% trong vòng 12 tháng do Viện Vật lý và các trung tâm nghiên cứu hạt nhân chủ trì thực hiện.
2. Mở rộng dải năng lượng kích hoạt thực nghiệm: Triển khai chuỗi phép đo kích hoạt với bước quét năng lượng hẹp 1,0 MeV trong dải từ 10 MeV đến 25 MeV trên các máy gia tốc Microtron, nhằm tăng độ mịn của đường cong hàm kích thích thêm 30% trong lộ trình 2024 - 2025 do nhóm nghiên cứu thực nghiệm gia tốc phụ trách.
3. Tối ưu hóa mô hình tính toán thống kê và cấu trúc: Hoàn thiện mã nguồn tính toán Monte Carlo tích hợp tham số biến dạng Nilsson và mật độ mức phụ thuộc spin, nâng cao độ trùng khớp giữa mô hình lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm đạt trên 95% trước quý IV năm 2025 do các chuyên gia vật lý lý thuyết đảm nhiệm.
4. Ứng dụng số liệu hạt nhân vào thực tiễn y tế và công nghiệp: Khai thác tập số liệu tiết diện và tỷ số suất lượng đồng phân Europium để chuẩn hóa quy trình chiếu xạ chế tạo đồng vị phóng xạ y học tinh khiết, đảm bảo độ sạch hạt nhân vượt 99,9% trong kế hoạch trung hạn 24 tháng dưới sự phối hợp giữa Bộ Khoa học và Công nghệ cùng các bệnh viện y học hạt nhân.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Giảng viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành Vật lý hạt nhân: Khai thác dữ liệu thực nghiệm về phản ứng quang hạt nhân trên bia Europium, tham khảo phương pháp tính toán tỷ số đồng phân và ứng dụng mô hình thống kê Huizenga – Vandenbosch trong nghiên cứu chuyên sâu.
• Kỹ sư vận hành máy gia tốc và kỹ thuật đo bức xạ: Áp dụng quy trình chuẩn hóa phổ kế gamma HPGe, phương pháp hiệu chỉnh thời gian chết, hiệu ứng tự hấp thụ và cộng đỉnh trong các phép đo kích hoạt phóng xạ thực tế.
• Chuyên gia phát triển phần mềm và dữ liệu hạt nhân: Sử dụng các tham số thực nghiệm để đánh giá, làm khớp và bổ sung cho các thư viện số liệu hạt nhân quốc tế như EXFOR và ENDF/B.
• Học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật hạt nhân: Sử dụng làm tài liệu học tập chuẩn mực về kỹ thuật phân tích phổ gamma bằng Genie2000, phương pháp xử lý sai số thống kê lan truyền và cách xây dựng một công trình nghiên cứu thực nghiệm hoàn chỉnh.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ số suất lượng đồng phân (IR) phản ánh điều gì trong phản ứng quang hạt nhân?
   Tỷ số IR biểu thị tỷ lệ giữa suất lượng tạo thành trạng thái hạt nhân có spin cao so với trạng thái có spin thấp. Chỉ số này phản ánh cơ chế truyền mômen động lượng của chùm bức xạ hãm và sự phụ thuộc vào spin của mật độ mức năng lượng hạt nhân trong mô hình thống kê.

2. Tại sao hạt nhân 153Eu được chọn để nghiên cứu phản ứng (γ, n)?
   153Eu là hạt nhân biến dạng điển hình ở vùng đất hiếm với độ phong phú tự nhiên 52,2%. Tiết diện phản ứng của nó có hai đỉnh cộng hưởng khổng lồ và các trạng thái đồng phân của 152Eu có tham số biến dạng khác nhau, rất lý tưởng để kiểm chứng mô hình Nilsson.

3. Máy gia tốc Microtron MT-25 đóng vai trò gì trong nghiên cứu?
   Máy gia tốc MT-25 tạo ra chùm electron năng lượng cao bắn phá vào bia Vonfram, sản sinh chùm photon bức xạ hãm liên tục với thông lượng lớn 10^14 hạt/giây tại các mốc năng lượng cực đại 17,0 MeV và 20,3 MeV để kích hoạt mẫu Europium.

4. Làm thế nào để loại trừ sai số do hiệu ứng tự hấp thụ tia gamma trong mẫu?
   Nghiên cứu sử dụng công thức giải tích F = (1 - e^(-μt)) / (μt) với μ là hệ số hấp thụ tuyến tính và t là bề dày mẫu. Việc xác định chính xác thành phần hóa học của mẫu bột Eu2O3 0,3 g cho phép hiệu chỉnh chính xác diện tích đỉnh phổ đo được.

5. Tại sao tỷ số IR lại tăng khi năng lượng bức xạ hãm tăng từ 17,0 MeV lên 20,3 MeV?
   Năng lượng photon tới cao hơn truyền mômen xung lượng lớn hơn cho hạt nhân hợp phần, tạo điều kiện thuận lợi cho các chuỗi phân rã gamma nối tầng chuyển dịch về trạng thái có spin cao 8- (152m2Eu) thay vì trạng thái spin thấp 0- (152m1Eu), làm IR tăng khoảng 50,6%.

Kết luận

• Luận văn đã xác định thành công tỷ số suất lượng đồng phân của phản ứng 153Eu(γ, n)152m1,m2Eu tại hai mốc năng lượng bức xạ hãm 17,0 MeV (IR = 0,0083 ± 0,0002) và 20,3 MeV (IR = 0,0125 ± 0,0004).
• Kết quả khẳng định quy luật tỷ số IR tăng dần theo năng lượng photon kích thích do sự gia tăng mômen xung lượng truyền vào hạt nhân hợp phần.
• Dữ liệu thực nghiệm thu được có độ chính xác cao với sai số tổng cộng chỉ từ 3% đến 8%, phù hợp hoàn toàn với dự đoán của mô hình thống kê Huizenga – Vandenbosch.
• Công trình đóng góp tập số liệu quý giá vào kho tàng dữ liệu phản ứng quang hạt nhân quốc tế đối với vùng hạt nhân biến dạng đất hiếm.
• Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng dải đo trên các mức năng lượng mới và ứng dụng kết quả vào công nghệ sản xuất đồng vị phóng xạ y học. Hãy kết nối và tham khảo toàn văn công trình để ứng dụng những phương pháp đo lường hạt nhân tiên tiến vào các dự án nghiên cứu khoa học của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trạng thái đồng phân hạt nhân là trạng thái kích thích của hạt nhân có thời gian sống dài hơn so với trạng thái kích thích thông thường của hạt nhân (>109s) được tạo thành do sự kích thích một hoặc nhiều nucleon trong nó. Trạng thái này còn được gọi là trạng thái kích thích giả bền (meta-stable state). Hạt nhân ở trạng thái này có thể khử kích thích trở về trạng thái kích thích thấp hơn hoặc trạng thái cơ bản (ground state) bằng cách phát bức xạ gamma hay trải qua quá trình phân rã (ví dụ như phân rã β-…) và biến thành hạt nhân khác. Sự tồn tại của các trạng thái này đã được Weizsacker giải thích là do sự khác nhau rất lớn giữa spin của nó so với trạng thái cơ bản cũng như năng lượng dịch chuyển thấp.

Mặc dù trạng thái đồng phân là một trạng thái đơn giản (simple state) nhưng sự tồn tại của nó cũng như các đặc trưng lượng tử liên quan có thể được giải thích bằng rất nhiều mẫu cấu trúc hạt nhân khác nhau như: mẫu vỏ, mẫu biến dạng, mẫu tập thể,… Trạng thái đồng phân có thể hình thành thông qua phản ứng hạt nhân gây bởi các loại hạt khác nhau. Trong thực nghiệm, người ta thường quan tâm đến tỷ số tiết diện hình thành nên trạng thái đồng phân và trạng thái cơ bản ⁄ hay đối với trường hợp chùm hạt gây phản ứng có năng lượng biến đổi liên tục thì đại lượng này là tỷ số giữa suất lượng hình thành nên trạng thái đồng phân và trạng thái cơ bản ⁄ (trong nhiều trường hợp còn được tính bằng ⁄ để cập đến suất lượng hình thành nên trạng thái có spin cao và trạng thái có spin thấp), tỷ số này được gọi là tỷ số đồng phân, ký hiệu là IR. Tỷ số đồng phân có thể cho chúng ta những thông tin quan trọng về cấu trúc mức năng lượng của hạt nhân cũng như cơ chế phản ứng. Bằng việc so sánh tỷ số đồng phân xác định bằng thực nghiệm và tỷ số đồng phân tính toán bằng lý thuyết theo mẫu thống kê của Huizenga và Vandenbosch, chúng ta có thể thu được thông tin quan trọng về sự phụ thuộc vào spin của mật độ mức hạt nhân.

Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu tỷ số suất lượng đồng phân trong phản ứng quang hạt nhân của Europium tự nhiên gây bởi chùm bức xạ hãm có năng lượng cực đại trong vùng cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ. Cụ thể, phản ứng mà chúng tôi quan tâm là 153Eu(, n)152m1,m2Eu gây bởi chùm bức xạ hãm có năng lượng cực đại 17 MeV và 20. Sở dĩ, chúng tôi chọn phản ứng này là vì hạt nhân 153Eu và 152Eu là các hạt nhân biến dạng được thể hiện qua việc tiết diện phản ứng quang hạt nhân 153Eu(, n)152Eu có hai đỉnh. Ngoài ra, các trạng thái đồng phân trong hạt nhân 152Eu cũng có các tham số biến dạng khác nhau.

Chính vì thế, số liệu về tỷ số đồng phân trong phản ứng này cũng sẽ cung cấp những thông tin quan trọng về Vật lý hạt nhân 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận Văn Tốt Nghiệp Bùi Minh Huệ sự ảnh hưởng của tham số biến dạng vào xác xuất kích thích các trạng thái đồng phân. Phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu của chúng tôi là phương pháp kích hoạt. Thí nghiệm được tiến hành trên máy gia tốc điện tử Microtron MT-25, tại phòng thí nghiệm về phản ứng hạt nhân Flerov, Viện liên hợp nghiên cứu hạt nhân Dubna, Nga. Các số liệu thực nghiệm được cung cấp bởi nhóm nghiên cứu của GS.