В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Талпаковой Карашаш Айдаралыевны на тему «следование характеристик экзотических состояний ядер ⁹Be во взаимодействиях с дейтронами и альфа-частицами при энергиях 7–10 МэВ на нуклон» по специальности «6D060500 – Ядерная физика».
Диссертация выполнена на кафедре «Ядерной физики, новых материалов и технологий» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Ибадуллаев Дастан Алишерович – доктор философии (PhD), научный сотрудник Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований (г. Дубна, Российская Федерация);
Наурузбаев Досбол Кабдрашиевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Частного учреждения «Nazarbayev University Research and Innovation System» (г. Астана, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Лебедев Игорь Александрович – доктор физико-математических наук, заведующий Лабораторией ядерной физики и радиационной экологии ТОО «Физико-технический институт» (г. Алматы, Республика Казахстан);
Шаймерденов Асет Абдуллаевич – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор, заведующий Лабораторией проблем безопасности атомной энергетики РГП на ПХВ «Институт ядерной физики» (г. Алматы, Республика Казахстан);
Бозтосун Исмаил – доктор философии (PhD), профессор Университета Акдениз (г. Анталья, Турецкая Республика).
Научные консультанты:
Морзабаев Айдар Капарович – кандидат физико-математических наук, профессор кафедры «Ядерная физика, новые материалы и технологии» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилёва (г. Астана, Республика Казахстан);
Насурлла Маулен – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор, заведующий Лабораторией низкоэнергетических ядерных реакций РГП на ПХВ «Институт ядерной физики» (г. Алматы, Республика Казахстан);
Галанина Лидия Ивановна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (г. Москва, Российская Федерация).
Защита состоится: 3 сентября 2026 года 10:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D053 – Физические и химические науки» по специальности «6D060500 – Ядерная физика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном (онлайн и офлайн) формате.
Ссылка: https://clck.ru/3UrHST
Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, аудитория 310
Аннотация (рус.): Общая характеристика работы. Диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию упругого и неупругого рассеяния альфа-частиц и дейтронов на ядрах 9Be. Актуальность темы. Экзотические явления, такие как нейтронное гало и выраженная кластеризация, в настоящее время вызывают значительный интерес. Исследование структуры лёгких ядер и механизмов их взаимодействия с заряженными частицами (α-частицами и дейтронами) является одной из ключевых задач ядерной физики и астрофизики. Стандартное изучение структуры ядра начинается с рассмотрения процессов рассеяния частиц. В процессе рассеяния структура и энергия налетающей частицы и ядра-мишени не изменяются после взаимодействия. Такой процесс называется упругим рассеянием и представляет собой наиболее простую форму ядерной реакции. Развитие теории механизмов рассеяния и получение сечений в широком угловом диапазоне позволяют извлекать важную информацию об эффективных потенциалах взаимодействующих систем. В этой связи наиболее оптимальным является феноменологический подход, основанный на анализе экспериментальных данных упругого рассеяния в рамках оптической модели (ОМ). Основные свойства ядра в этом случае описываются действительной частью потенциала, которая по своему физическому смыслу соответствует среднеполевому потенциалу. Оптическая модель эффективно описывает комплексные потенциалы рассеяния нуклонов в ядре. Для определения параметров оптического потенциала (ОП) необходимы новые экспериментальные данные. При этом при анализе рассеяния сложных частиц возникает проблема неоднозначности параметров ядерного потенциала, которая подразделяется на дискретную и непрерывную. При взаимодействии лёгких частиц и ядер в условиях слабого поглощения характер рассеяния существенно отличается от обычной дифракционной картины. В области малых углов дифференциальное сечение демонстрирует осциллирующее поведение, тогда как в области средних углов наблюдается усиление рассеяния с образованием широкого максимума. При дальнейшем увеличении угла рассеяния сечение быстро убывает по экспоненциальному закону. Такая специфическая угловая зависимость объясняется эффектом преломления частиц в ядерном поле притяжения, при котором частицы отклоняются на определённые предельные углы. Данное явление получило название ядерной радуги (ЯР), по аналогии с формированием оптической радуги. Исследование в широком угловом диапазоне, при котором проявляется эффект ядерной радуги, позволяет более точно определить действительную часть оптического потенциала, описывающего взаимодействие ядра и частицы. Следует отметить, что действительная и мнимая части оптического потенциала тесно взаимосвязаны. Изменение параметров действительной части может быть скомпенсировано варьированием параметров мнимой части, в результате чего теоретические расчёты продолжают удовлетворительно описывать экспериментальные данные. Несмотря на интенсивные экспериментальные и теоретические исследования, задача однозначного определения потенциала взаимодействия между ядром и частицей до настоящего времени остаётся нерешённой. Данная проблема относится к фундаментальным аспектам описания ядерной динамики и является одной из актуальных задач современной ядерной физики. Основными факторами, затрудняющими однозначное определение оптического потенциала, являются сложность уравнений движения, многотельный характер внутриядерных корреляций и зависимость результатов от используемых модельных предположений. В связи с этим получение экспериментальных данных в широком угловом диапазоне, как в настоящей работе, имеет принципиально важное значение для феноменологического описания систем «ядро–частица». Одним из наиболее эффективных способов получения надёжной информации о внутренней структуре ядра является всестороннее исследование процессов упругого и неупругого взаимодействия ядер с α-частицами. Реакции, возникающие при столкновениях α-частиц с энергиями порядка десятков МэВ с ядрами, играют важную роль в изучении динамики ядерной структуры. В этом энергетическом диапазоне доминируют прямые переходы из начального состояния в определённые конечные ядерные уровни без промежуточных стадий. Такие прямые процессы позволяют исследовать свойства коллективных и одночастичных возбуждений, их природу и параметры. В связи с этим изучение рассеяния α-частиц является важной составной частью ядерной спектроскопии. Следует отметить, что явление нейтронного гало к настоящему времени экспериментально подтверждено преимущественно для основных состояний отдельных радиоактивных изотопов. Формирование таких структур связано с малыми энергиями связи и значительным пространственным расширением распределения нейтронов. В связи с этим гало-ядра рассматриваются как уникальные объекты, позволяющие исследовать свойства ядерного вещества в периферийных областях, в том числе особенности ядерных сил в режиме слабой связи. Экспериментальных работ, в которых сообщается о наблюдении гало-структур в возбуждённых состояниях ядер, сравнительно немного. К таким исследованиям относится, в частности, работа, в которой гало-эффект был обнаружен для состояния (1/2⁺, 3,09 МэВ) ядра ¹³C и состояния 1⁻ (2,62 МэВ) ядра ¹²B. Изучение подобных состояний позволяет существенно расширить современные представления об экзотических ядерных структурах, поскольку они могут быть связаны с принципиально новыми ядерными конфигурациями. Основным препятствием для надёжного наблюдения гало-структур в возбуждённых состояниях является невозможность прямого измерения радиусов короткоживущих ядерных уровней (T₁/₂ ≲ 10⁻¹⁰ с). В ряде случаев косвенная, преимущественно качественная информация может быть получена посредством анализа форм-факторов ядерных реакций. Так, в работе структура хойловского состояния в ядре ¹²C была исследована с использованием неупругого рассеяния электронов. В работе радиусные характеристики были косвенно оценены с помощью асимптотических нормировочных коэффициентов (АНК). В этом контексте особый интерес представляет экзотическая кластерная структура ядра ⁹Be, в частности его возбуждённые состояния 1/2⁺ (1,68 МэВ) и 5/2⁺ (3,05 МэВ). Для исследования подобных состояний был предложен метод, основанный на анализе неупругого дифракционного рассеяния. Согласно данному подходу, увеличение радиуса взаимодействия, определяемого из данных рассеяния для возбуждённых состояний ядра ⁹Be, может рассматриваться как признак формирования нейтронного гало. Для решения данной задачи необходимо получение новых экспериментальных данных по рассеянию в широком диапазоне углов и энергий, а также их анализ с использованием метода связанных каналов. Для анализа состояний с отрицательной чётностью, образующих вращательные полосы, предлагается использовать программный код ECIS, тогда как для состояний с положительной чётностью применяется программа FRESCO. Для описания связи между уровнями может быть использована аппроксимация кластерных форм-факторов, отражающая структуру ⁹Be → ⁸Be + n. Исследование взаимодействия дейтронов и α-частиц с изотопами бериллия является актуальным направлением ядерной физики, объединяющим фундаментальные и прикладные задачи. Цель диссертационной работы Целью диссертационной работы является комплексное экспериментальное и теоретическое исследование ядерных процессов, происходящих при взаимодействии альфа-частиц и дейтронов с ядрами ⁹Be, с учётом их спектроскопических характеристик. Для достижения поставленной цели в работе предполагается решение следующих задач: – измерение дифференциальных сечений рассеяния дейтронов и α-частиц на ядрах ⁹Be при низких энергиях 7–10 МэВ/нуклон; – комплексный анализ новых экспериментальных и литературных данных по упругому и неупругому рассеянию дейтронов в рамках метода связанных каналов с учётом коллективных и кластерных свойств исследуемого ядра; – определение спектроскопических факторов и их сравнение с теоретическими значениями, предсказанными оболочечной и кластерной моделями. Объект исследования: упругое и неупругое рассеяние ⁹Be(d,d)⁹Be и ⁹Be(α,α)⁹Be при низких энергиях, а также ядерная реакция ⁹Be(d,t)⁸Be. Предмет исследования: обработка экспериментальных дифференциальных сечений упругого ядерного рассеяния для систем ⁹Be(d,d)⁹Be и ⁹Be(α,α)⁹Be, определение оптимальных параметров оптических потенциалов, а также исследование структуры ядра с учётом реакций передачи, рассматриваемых совместно с процессами упругого рассеяния. Методы исследования В экспериментальных исследованиях для надёжной идентификации заряженных частиц, образующихся в результате ядерных реакций, и точной регистрации их параметров использовался метод ΔE–E. Данный метод основан на одновременном измерении удельных энергетических потерь частицы dE/dx при прохождении вещества и её полной кинетической энергии. Чёткое разделение траекторий различных частиц на диаграммах ΔE–E позволяет эффективно различать продукты реакций по типу, заряду и массе. Благодаря этим свойствам метод ΔE–E является одним из наиболее надёжных и широко применяемых способов идентификации заряженных частиц в экспериментальной ядерной физике. Для теоретического анализа и моделирования экспериментальных данных использовались современные программные средства расчёта ядерных реакций. В частности, применялся программный комплекс SPI-GENOA для расчёта упругих и неупругих сечений рассеяния в рамках оптических потенциалов, а также код FRESCO для анализа механизмов ядерных реакций. Научная новизна результатов Научная новизна диссертационной работы заключается в получении новых экспериментальных данных и проведении их комплексного анализа для реакций взаимодействия ядра ⁹Be с альфа-частицами и дейтронами. В рамках метода связанных каналов были описаны угловые распределения неупругого рассеяния на возбуждённые состояния ядра ⁹Be и определены соответствующие параметры деформации. Представлены угловые распределения реакции переноса нейтрона ⁹Be(d,t)⁸Be при энергии дейтронов E_d = 14,5 МэВ, приводящие к возбуждению состояний ядра ⁸Be (0⁺, E_x = 0,0 МэВ) и (2⁺, E_x = 3,04 МэВ). Реакция ⁹Be(d,t)⁸Be была проанализирована в рамках метода искажённых волн в борновском приближении, а для конфигураций ⁹Be → ⁸Be + n и ⁹Be → ⁸Be* + n определены оптимальные спектроскопические амплитуды, которые были сопоставлены с литературными данными. Основные положения, выносимые на защиту 1. Экспериментальные данные по дифференциальным сечениям упругого и неупругого рассеяния дейтронов и α-частиц с энергиями 14,5 и 50 МэВ свидетельствуют о наличии гало-структуры в возбуждённых состояниях ядер ⁹Be. 2. Уточнённые параметры оптических и фолдинг потенциалов для систем α + ⁹Be и d + ⁹Be устраняют дискретную неоднозначность, характерную для действительной части потенциала. 3. Определены параметры квадрупольной деформации ядра ⁹Be, уточняющие канальную связь между его основным и возбуждёнными состояниями. 4. Для кластерных структур 9Be→8Be+n, 9Be→5Нe+α были определены спектроскопические амплитуды, которые корректно описывают рост сечения исследуемого ядра при больших углах. Связь работы с научно-исследовательскими программами Диссертационная работа выполнена в рамках проекта BR23891530 «Развитие комплексных научных исследований в области ядерной и радиационной физики на базе казахстанских ускорительных комплексов» (2021–2023, 2024–2026 гг.). Личный вклад автора Автор принимал непосредственное участие на всех этапах выполнения диссертационной работы: от подготовки и изготовления мишеней до проведения экспериментов, а также самостоятельно выполнил теоретический анализ экспериментальных данных. Научная и практическая значимость работы Результаты диссертационной работы обладают высокой научной и практической значимостью. Получены новые экспериментальные данные по взаимодействию дейтронов и α-частиц с ядром ⁹Be в энергетическом диапазоне 7–12 МэВ/нуклон в широком угловом диапазоне. Эти данные вносят вклад в пополнение ядерных баз данных. Экспериментальные сечения для систем ⁹Be(d,d)⁹Be, ⁹Be(d,t)⁸Be, ⁹Be(α,α)⁹Be и ⁹Be(³He,α)⁹Be включены в международную базу данных EXFOR МАГАТЭ. Практическая значимость работы определяется ролью изотопов бериллия в термоядерных технологиях, ядерной медицине и астрофизических процессах. Достоверность результатов Достоверность результатов обеспечивается использованием экспериментальных и теоретических методов, признанных и широко применяемых в мировой научной практике. В экспериментальной части применялась надёжная методика идентификации частиц ΔE–E, продемонстрировавшая высокую эффективность при исследовании ядерных реакций. Теоретическое моделирование выполнено с использованием оптической и фолдинг моделей, а также методов искажённых волн и связанных каналов. Численные расчёты проведены с использованием программного кода FRESCO, принятого в международной практике. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными других авторов. Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих республиканских и международных конференциях: • LXIX International Conference “NUCLEUS-2019” on Nuclear Spectroscopy and Nuclear Structure (Россия, Дубна); • XXXVI Mazurian Lakes Conference on Physics “Probing fundamental laws of nature with exotic nuclei and atoms” (Piaski, Poland); • II Международный форум «Ядерная наука и технологии» (Казахстан, Алматы). • 5th international scientific forum “Nuclear science and technologies” (Almaty) Список публикации 1. Study of elastic and inelastic scattering of deuterons by 9Be at energy E=14.5 MeV // Acta Physica Polonica B. – 2020. – Vol. 51, №3. – P. 751-756. 2. Анализ рассеяния α-частиц и 3Не на ядрах 9Ве в широкой области энергий в рамках оптической модели и метода связанных каналов // Вестник НЯЦ РК. – 2025. – №4. – С. 12-19. 3. Study of (d,d) scattering and (d,t) reaction on 9Be nuclei at 14.5 MeV // Pramana J.Phys. Indian Academy of Sciences. 4. Study of the 9Be(d,d)9Be, 9Be(d,d’)9Be, 9Be(d,t)8Be, 9Be(d,α)7Li reactions in interaction of deuterons with 9Be nuclei at energy Ed,lab = 14.5 MeV // 36th Mazurian Lakes Conference on Physics (Piaski, 2019. – P. 255). 5. Study of elastic and inelastic scattering of alpha particles by 9Be nuclei at energy 29MeV // 69th international conference NUCLEUS-2019 on nuclear spectroscopy and nuclear structure (Dubna, 2019. – P. 66). 6. Исследование процессов рассеяния дейтронов на ядрах 9Be при энергии Еd lab = 14,5 МэВ // 2-й международный форум «Ядерная наука и технологии» (Алматы, 2019). 7. Study of the interaction of α-particles with the 9Be nucleus within the framework of the coupled channel method ay an energy of 45 MeV // 5th international scientific conference “Nuclear science and technologies (Almaty, 2024. – P. 77). Структура и объём диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объём диссертации составляет 85 страницы, включает 8 таблиц и 34 рисунка.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=B0lMKs2nnjQ
