Ядерные фотоэмульсии: прошлое и будущее

Исследование структуры так называемых экзотических ядер является одним из наиболее перспективных направлений физики атомного ядра. Современный этап исследования таких ядер был инициирован работами группы И. Танихата в середине 80-х годов. При ускорении ядер на релятивистские энергии в Лаборатории имени Э. Лоуренса в Беркли (США) были получены пучки изотопов легчайших элементов, содержащих большой избыток нейтронов. При измерении сечений их взаимодействия с ядрами мишени был сделан вывод о необычно большом размере таких ядер. Из-за коротких времен жизни радиоактивные ядра не могут быть накоплены в виде какого-то материала и поэтому изучаются только ”на лету”. Этот стимулировало становление новых экспериментальных программ на пучках радиоактивных ядер в ведущих ускорительных лабораториях, включая ЛЯР ОИЯИ.

В популярном изложении выводы этих работ состоят в следующем. Легкие экзотические ядра, такие как нейтроно-избыточные изотопы гелия, лития и более тяжелых элементов могут быть представлены как системы, содержащие остов стабильного ядра и достаточно удаленное облако дополнительных нейтронов - гало. Компактные ядра обычного изотопа гелия – альфа-частицы – составляют основной компонент при “сборке” более тяжелых элементов, придавая четкую регулярность в их распространенности в природе. Обсуждаемая оболочка может играть роль валентной связи при синтезе элементов. Сейчас фантазия физиков идет дальше – можно ли сформировать своего рода ядерные молекулы, аналоги полимеров?

По-видимому, единственное стабильное экзотическое ядро – изотоп лития-6. По заявке физиков из Каирского университета такими ядрами были облучены на синхрофазотроне ядерные эмульсии. Основная идея состояла в том, что экзотические ядра будут иметь укороченный пробег в веществе. Результаты групп из Каира, Москвы (ФИАН), Гатчины подтвердили такое предположение. Извлеченный из этих данных необычный размер ядер лития совпал с полученным при рассеянии протонов на ядрах.

Работа с релятивистскими ядрами позволила обстоятельно изучить конечные состояния этого ядра, включая наблюдение его уровней. Измеренный процесс перезарядки ядра лития в изотоп гелия-6 позволил спланировать облучение стопок эмульсии уже новым изотопом гелия в прошлом году. Обработка материалов по этому облучению составила основной вопрос совещания.

Были обсуждены и перспективы облучения на ускорительном комплексе ЛВЭ – формирование пучков протоно-избыточных изотопов бора, углерода. Основной вопрос здесь в наличии протонного гало в ядрах для ядер вблизи границы протонной стабильности. Эта задача особенно привлекательна для эмульсионной методики вследствии лучшей наблюдаемости этих взаимодействий при рекордном пространственном разрешении. Можно предполагать, что классическая эмульсионная методика позволит начать новую главу исследований по структуре ядра уже на пучках нуклотрона.

Совещание собрало опытнейших специалистов по эмульсионной методике. Были обсуждены планы по исследованию взаимодействия тяжелых ядер на нуклотроне и других центрах. Таким образом, экспериментальный метод, зародившийся сто лет назад одновременно с открытием радиоактивности А. Беккерелем, продолжает работать на перспективные исследования по физике ядра.