INTERFEROMETRIA JADROWA UKLADOW DWUNUKLEONOWYCH
E286 - eksperyment w laboratorium GANIL z użyciem detektora DEMON

1. Propozycja eksperymentu (1997 rok). Fragment proposalu.

Titre:
NUCLEAR INTERFEROMETRY FOR TWO-NUCLEON SYSTEMS

PORTE-PAROLES:
J.PLUTA, IFPW, Warsaw; F. HANAPPE, ULB, Bruxelles

AUTRES PARTICIPANTS:
J.C. Angelique, G. Bizard, J. Colin, D. Durand, M. Marques, B. Tamain, LPC, Caen
B. Erazmus, Ph. Eudes, F.Haddad, C. Lebrun, L.Martin, T.Kirchner, M.Assenard; SUBATECH, Nantes
O. Dorvaux, L.Stuttge, IRES, Strasbourg
B. Benoit, E. de Goes Brennand, ULB, Bruxelles
P. Duda, K. Miller, T. Pawlak, K. Wosinska, IFPW, Warsaw
E.Doroshkevich, S.Kuleshov, K. Mikhailov, A. Stavinsky, L. Vorobyev, ITEP, Moscow
R. Lednicky IPh AS, Prague

RESUME
Simultaneous measurement of two-nucleon (nn, pp, np) correlations at small relative velocities is proposed. Special attention is paid to (nn) correlations as free of Coulomb effects. The physical goal of experiment is to find the space-time properties of nucleon emission dynamics in heavy-ion collisions and to clarify some related questions: sequence of particle emission, three-body Coulomb effects, deuteron production mechanism etc.

FAISCEAU PRIMAIRE(beam);Ions: ⁴⁰Ar, Energies: 77 MeV/u, Cible(target): ⁵⁸Ni
Nombre d'UT demand\'e: Au total: 15UT,
Dispositif ou voie de faisceau: G21 (DEMON)

2. Założenia i cele eksperymentu
Eksperyment ten dotyczy pomiaru korelacji dwucząstkowych we wszystkich układach dwunukleonowych tj. (neutron-neutron, nn), (proton-proton, pp), (proton-neutron , pn) oraz formacji deuteronów (d) jako układu dwunukleonowego. Badana jest reakcja Ar+Ni przy energii pocisku w laboratorium równej 77 MeV/u. Pomiary wykonane zostały w laboratorium GANIL we Francji w lipcu 1998r. Przydzielony czas na wiązce akceleratora wynosi 15UT=120 godzin
Celem naukowym eksperymentu jest uzyskanie informacji o czasowo-przestrzennych parametrach charakteryzujących przebieg badanej reakcji oraz o mechanizmach produkcji deuteronów. Eksperyment wpisany jest w problematykę badań prowadzonych m.in. w laboratorium GANIL, a dotyczącą analizy mechanizmów reakcji jądrowych w obszarze tzw. energii pośrednich t.j. porównywalnych i nieco wyższych niż energia Fermiego. Ten "pośredni" obszar energii zderzających się jąder charakteryzuje się istnieniem kilku konkurujących mechanizmów i relacje między nimi wynikające z dynamiki rozwoju reakcji są przedmiotem zarówno badań teoretycznych jak i doświadczalnych.
Eksperyment jest pierwszym pomiarem korelacji (nn) w podanym wyżej obszarze energii. Wykonanie równocześnie i w identycznych warunkach eksperymentalnych pomiarów korelacji pp i pn ma na celu dostarczenie danych pozwalających na usunięcie istniejących niejednoznaczności związanych z wpływem dlugozasięgowego pola kulombowskiego pochodzącego od emitującego żródła i innych produktów reakcji. Równoczesny pomiar emisji deuteronów dostarczy nowych danych na temat ich formacji w procesie zderzenia. Całość uzyskanych wyników wykorzystana będzie do weryfikacji istniejących modeli dynamicznych pretendujących do opisu mechanizmów reakcji jądrowych w tym obszarze energii.

3. Metodyczne podstawy eksperymentu
Realizacja eksperymentu stała się możliwa dzięki rozwiązaniu podstawowego problemu metodycznego jakim jest występowanie korelacji pasożytniczych w procesie rejestracji neutronów w koincydencji. Efekt ten, zwany "cross-talk", szczególnie istotny w obszarze małych kątów pomiędzy kierunkami emisji neutronów, uniemożliwia uzyskanie wartściowych informacji w metodyce interferometrii jadrowej i jest powodem braku danych dotyczacych korelacji (nn) we wspomnianym zakresie energii. Przystąpienie do wykonania niniejszego eksperymentu poprzedziło rozwiązanie tego problemu. Zaproponowana przez nas metoda eliminacji efektów "cross-talk" została zweryfikowana w symulacjach komputerowych i w specjalnie przeprowadzonym pomiarze w laboratorium GANIL. Przygotowanie całości eksperymentu zajęło około dwa lata intensywnych studiów, symulacji komputerowych i pomiarów testowych. Podobny przedział czasu zajmie pełne opracowanie danych doświadczalnych.

2. Aktualnosci z dnia: 22.08.1998.

Pomiary zostały wykonane w Laboratorium GANIL
na przełomie lipca i sierpnia.
Uzyskalismy nowe dane doświadczalne!
Po raz pierwszy - w laboratorium GANIL wykonywany jest eksperyment poświęcony interferometrii z udziałem neutronów, po raz pierwszy także - detektor DEMON jest zastosowany do rejestracji - nie tylko neutronów, ale także cząstek naładowanych.
Wykorzystano 63 moduły detektora DEMON: 45 w bloku ustawionym w przedziale kątowym (6-22) stopni wzgledem kierunku wiązki argonu; 15 modułów w obszarze kątow okolo 60 stopni; 3 moduły ustawiono oddzielnie do pomiaru charakterystyk inkluzywnych. Układ naświetalany był wiązką argonu (⁴⁰Ar) o energii 77MeV/u i intensywnosci 0.3 nAe. Czas trwania pomiarów: 15UT = 120godzin.
Detektory do pomiarów interferometrycznych bloku pierwszego ustawione zostały w trzech warstwach usytuowanych w różnych odległościach, (260,320,400)cm, od tarczy wykonanej z niklu (⁵⁸Ni) o grubosci 0.37 mg/cm²; blok drugi skladał się z dwóch warstw umieszczonych w odległościach: (250, 300)cm. Takie ustawienie geometryczne wybrane zostało w celu eliminacji efektów typu "cross-talk" - zgodnie z naszą metodą, której opis znajduje się w Nuclear Instruments and Methods A411 (1988) 417.
Wszystkie moduły pierwszego bloku interferometrycznego zostały wyposażone w detektory typu SyReP (cienki scyntylator plastykowy; grubosc: 3mm) w celu identyfikacji cząstek naładowanych. Fotony są identyfikowane metodą analizy kształtu impulsu.
Bardzo wazną cechą tego eksperymentu jest to, że zarówno neutrony, jak i czastki naładowane są rejestrowane przez te same detektory co zapewnia identyczne warunki geometryczne i bardzo podobne charakterystyki pomiaru energii. Dzięki temu możemy wykonać analizę porównawczą korelacji dla układów:(nn), (np), (pp), (pd), (nd) etc.

Bardziej szczegółowe informacje, schematy i fotografie, a także pierwsze wyniki pomiarów podane sa poniżej:

Schemat geometryczny - Schemat geometryczny i fotografia układu pomiarowego.

E286-team - Lista osób przygotowujących i wykonujących pomiary.

Beam-way - Droga wiazki Argonu w hali pomiarowej G2 w GANIL.

E286-first result - Pierwszy rezultat, uzyskany przez Louise Stuttge.

INPC/98-note - Notatka wysłana na Konferencję INPC/98 w Paryżu.

Particle separation - Ilustracja jakości separacji cząstek.

- Reportaż fotograficzny z eksperymentu - patrz w wersji angielskiej.