Nghiên cứu 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: Vật lý nguyên tử và hạt nhân
• Đề tài: Tỷ Số Đồng Phân Và Hiệu Ứng Trong Phản Ứng Quang Hạt Nhân Và Bắt Neutron
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 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

Tóm tắt

I. Tỷ số đồng phân và hiệu ứng liên quan

Tỷ số đồng phân (tỷ số đồng phân) là một khái niệm quan trọng trong vật lý hạt nhân, đặc biệt trong các phản ứng quang hạt nhân (phản ứng quang hạt nhân) và bắt neutron (bắt neutron). Tỷ số này được định nghĩa là tỷ lệ giữa số lượng các đồng phân khác nhau được tạo ra trong một phản ứng hạt nhân. Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ số đồng phân bao gồm cấu hình nucleon, sự khác biệt về spin, năng lượng kích thích và hiệu ứng kênh phản ứng. Việc nghiên cứu tỷ số đồng phân không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc hạt nhân mà còn có ứng dụng trong việc phát triển các công nghệ hạt nhân mới.

1.1 Định nghĩa và phân loại tỷ số đồng phân

Tỷ số đồng phân được định nghĩa là tỷ lệ giữa các trạng thái đồng phân của một hạt nhân cụ thể. Các đồng phân này có thể tồn tại trong các trạng thái năng lượng khác nhau và có thời gian sống khác nhau. Việc phân loại tỷ số đồng phân giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các quá trình hạt nhân và các hiệu ứng liên quan đến chúng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tỷ số đồng phân có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và loại hạt nhân tham gia.

1.2 Các hiệu ứng liên quan đến tỷ số đồng phân

Các hiệu ứng liên quan đến tỷ số đồng phân bao gồm hiệu ứng kênh phản ứng và cấu hình nucleon. Hiệu ứng kênh phản ứng đề cập đến cách mà các kênh phản ứng khác nhau có thể ảnh hưởng đến tỷ số đồng phân. Cấu hình nucleon, tức là cách mà các nucleon được sắp xếp trong hạt nhân, cũng có thể ảnh hưởng đến tỷ số này. Nghiên cứu các hiệu ứng này có thể cung cấp thông tin quý giá về cấu trúc hạt nhân và các quá trình hạt nhân phức tạp.

II. Phản ứng quang hạt nhân và bắt neutron

Phản ứng quang hạt nhân (phản ứng quang hạt nhân) là một trong những phương pháp chính để nghiên cứu cấu trúc hạt nhân. Trong phản ứng này, photon được sử dụng để kích thích hạt nhân, dẫn đến sự hình thành các đồng phân khác nhau. Nghiên cứu về phản ứng quang hạt nhân giúp hiểu rõ hơn về các quá trình tương tác giữa photon và hạt nhân. Bắt neutron (bắt neutron) cũng là một quá trình quan trọng trong vật lý hạt nhân, nơi neutron được hấp thụ bởi hạt nhân, dẫn đến sự hình thành các đồng phân mới. Cả hai loại phản ứng này đều có ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân và y học hạt nhân.

2.1 Cơ chế phản ứng quang hạt nhân

Cơ chế phản ứng quang hạt nhân liên quan đến sự tương tác giữa photon và hạt nhân. Khi photon có năng lượng đủ lớn, nó có thể kích thích hạt nhân, dẫn đến sự phát sinh các đồng phân. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc hạt nhân mà còn có thể ứng dụng trong việc phát triển các nguồn năng lượng hạt nhân hiệu quả hơn.

2.2 Bắt neutron và ứng dụng

Bắt neutron là một quá trình quan trọng trong vật lý hạt nhân, nơi neutron được hấp thụ bởi hạt nhân, dẫn đến sự hình thành các đồng phân mới. Quá trình này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tiễn, bao gồm sản xuất năng lượng hạt nhân và nghiên cứu y học. Việc hiểu rõ về bắt neutron và các yếu tố ảnh hưởng đến nó có thể giúp cải thiện hiệu suất của các phản ứng hạt nhân.

III. Phân tích và kết quả

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ số đồng phân có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm cấu hình nucleon và hiệu ứng kênh phản ứng. Các kết quả thu được từ các phản ứng quang hạt nhân và bắt neutron đã được so sánh với các dữ liệu lý thuyết và thực nghiệm trước đó. Sự khác biệt giữa các tỷ số đồng phân trong các phản ứng khác nhau cho thấy sự phức tạp của các quá trình hạt nhân và cần có thêm nghiên cứu để hiểu rõ hơn về chúng.

3.1 Kết quả từ phản ứng quang hạt nhân

Kết quả từ các phản ứng quang hạt nhân cho thấy rằng tỷ số đồng phân có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào năng lượng photon. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các đồng phân được tạo ra từ phản ứng này có thể có thời gian sống khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng đến ứng dụng thực tiễn của chúng trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân.

3.2 Kết quả từ phản ứng bắt neutron

Kết quả từ các phản ứng bắt neutron cho thấy rằng tỷ số đồng phân cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như cấu hình nucleon và hiệu ứng kênh phản ứng. Nghiên cứu này đã cung cấp thông tin quý giá về cách mà các phản ứng này diễn ra và có thể giúp cải thiện hiệu suất của các phản ứng hạt nhân trong tương lai.