Измерение энергетического спектра короткоимпульсных источников нейтронов на основе фотоядерных реакций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования энергетического спектра нейтронов, генерируемых в фотоядерной реакции Pb(γ, n) с использованием короткоимпульсного лазерноплазменного источника электронов (1 ТВт, 10 Гц). Электронный пучок, ускоренный в струе азота, направлялся на свинцовый конвертер, где генерировалось тормозное γ-излучение, инициирующее реакцию фоторасщепления. Для измерения спектра нейтронов впервые применен времяпролетный метод в режиме счета нейтронов с использованием сцинтилляционного детектора на основе кристалла стильбена. Полученный спектр демонстрирует экспоненциальное распределение с характерной “температурой” ∼ 2 МэВ и максимальной энергией ∼ 8 МэВ. Разработанный метод имеет большие перспективы для исследований сечений фотоядерных реакций вблизи порога с использованием компактных лазерных систем или проектируемых источников γ-излучения на основе обратного комптоновского эффекта.

Об авторах

С. А Шуляпов

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

Е. М Стародубцева

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: starodubtceva.em19@physics.msu.ru
Москва, Россия

И. Н Цымбалов

МГУ имени М. В. Ломоносова; Институт ядерных исследований РАН

Москва, Россия

А. Ю Заворотный

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

М. А Бакулев

МГУ имени М. В. Ломоносова; Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

А. С Чепурнов

МГУ имени М. В. Ломоносова; Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

А. А Кузнецов

МГУ имени М. В. Ломоносова; Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

А. Б Савельев

МГУ имени М. В. Ломоносова; Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. В. Г. Недорезов, С. Г. Рыкованов, А. Б. Савельев, Успехи физических наук 19(12), 1281 (2021).
  2. Л. В. Григоренко, Н. В. Антоненко, И. А. Артюков и др., ФИЗМАТ 1(3–4), 123 (2023).
  3. Б. С. Ишханов, И. М. Капитонов, Гигантский дипольный резонанс атомных ядер, НИИЯФ МГУ, М. (2008).
  4. A. H. Gaoa, W. Tornowa, Y. K. Wua, M. Gaid, and R. Miskimene, Progress in Particle and Nuclear Physics 62, 257303 (2009).
  5. V. S. Belyaev, B. V. Zagreev, A. Yu. Kedrov, A. V. Lobanov, A. P. Matafonov, V. V. Bolshakov, A. B. Savel’ev, I. M. Mordvintsev, I. N. Tsymbalov, S. A. Shulyapov, S. A. Pikuz, I. Yu. Skobelev, E. D. Filippov, A. Ya. Faenov, and V. P. Krainov, Physics of Atomic Nuclei 79, 648 (2016).
  6. A. Zilges, D. L. Balabanski, J. Isaak, and N. Pietralla, Progress in Particle and Nuclear Physics 122, 103903 (2022).
  7. K. Y. Hara, H. Harada, F. Kitatani, S. Goko, S. Y. Hohara, T. Kaihori, A. Makinaga, H. Utsunomiya, H. Toyokawa, and K. Yamada, Journal of Nuclear Science and Technology 44(7), 938 (2007).
  8. T. Shizuma, H. Utsunomiya, P. Mohr, T. Hayakawa, S. Goko, A. Makinaga, H. Akimune, T. Yamagata, M. Ohta, H. Ohgaki, and Y. W. Lui, Physical Review C – Nuclear Physics 72(2), 025808 (2005).
  9. R. Hajima, Physics Procedia 84, 35 (2016).
  10. A. J. Gonsalves, K. Nakamura, J. Daniels, C. Benedetti, C. Pieronek, T. C. H. De Raadt, S. Steinke, J. H. Bin, S. S. Bulanov, J. van Tilborg, and C. G. R. Geddes, Phys. Rev. Lett. 122(8), 084801 (2019).
  11. C. Aniculaesei, T. Ha, S. Yoffe, L. Labun, S. Milton, E. McCary M. M. Spinks, H. J. Quevedo, O. Z. Labun, R. Sain, and A. Hannasch, Matter and Radiation at Extremes 9(1), 014001 (2024).
  12. A. Macchi, M. Borghesi, and M. Passoni, Rev. Mod. Phys. 85(2), 751 (2013).
  13. A. Yogo, Z. Lan, Y. Arikawa, Y. Abe, S. R. Mirfayzi, T. Wei, T. Mori, D. Golovin, T. Hayakawa N. Iwata, and S. Fujioka, Phys. Rev. X 13(1), 011011 (2023).
  14. A. Kleinschmidt, V. Bagnoud, O. Deppert, A. Favalli, S. Frydrych, J. Hornung, D. Jahn, G. Schaumann, A. Tebartz, F. Wagner, and G. Wurden, Phys. Plasmas 25(5), 053101 (2018).
  15. M. Zimmer, S. Scheuren, A. Kleinschmidt, N. Mitura, A. Tebartz, G. Schaumann, T. Abel, T. Ebert, M. Hesse, ¸S. Zahter, and S. C. Vogel, Nat. Commun. 13(1), 1173 (2022).
  16. A. Alejo, A. G. Krygier, H. Ahmed, J. T. Morrison, R. J. Clarke, J. Fuchs, A. Green, J. S. Green, D. Jung, A. Kleinschmidt, and Z. Najmudin, Plasma Phys. Control. Fusion 59(6), 064004 (2017).
  17. I. Pomerantz, E. Mccary, A. R. Meadows, A. Arefiev, A. C. Bernstein, C. Chester, J. Cortez, M. E. Donovan, G. Dyer, E. W. Gaul, and D. Hamilton, Phys. Rev. Lett. 113(18), 184801 (2014).
  18. M. M. G¨unther, O. N. Rosmej, P. Tavana, M. Gyrdymov, A. Skobliakov, A. Kantsyrev, S. Zahter, N. G. Borisenko, A. Pukhov, and N. E. Andreev, Nat. Commun. 13(1), 70 (2022).
  19. J. Feng, C. Fu, Y. Li, X. Zhang, J. Wang, D. Li, C. Zhu, J. Tan, M. Mirzaie, Z. Zhang, and L. Chen, High Energy Density Physics 36, 100753 (2020).
  20. Y. Li, J. Feng, W. Wang, J. Tan, X. Ge, F. Liu, W. Yan, G. Zhang, C. Fu, and L. Chen, High Power Laser Science and Engineering 10, e33 (2022).
  21. Y. Arikawa, A. Morace, Y. Abe, N. Iwata, Y. Sentoku, A. Yogo, K. Matsuo, M. Nakai H. Nagatomo, K. Mima, and H. Nishimura, Physical Review Research 5(1), 1013062 (2023).
  22. I. N. Tsymbalov, R. V. Volkov, N. V. Eremin, K. A. Ivanov, V. G. Nedorezov, A. A. Paskhalov, A. L. Polonskij, A. B. Savel’ev, N. M. Sobolevskij, A. A. Turinge, and A. Shulyapov, Physics of Atomic Nuclei 30, 397 (2017).
  23. T. Mori, A. Yogo, T. Hayakawa, S. R. Mirfayzi, Z. Lan, Y. Abe, Y. Arikawa, D. Golovin, T. Wei, Y. Honoki, M. Nakai, K. Mima, H. Nishimura, S. Fujioka, and R. Kodama, Phys. Rev. C 104(1), 015808 (2021).
  24. A. J. Goers, G. A. Hine, L. Feder, B. Miao, F. Salehi, J. K. Wahlstrand, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. Lett. 115(19), 194802 (2015).
  25. I. Tsymbalov, D. Gorlova, S. Shulyapov, V. Prokudin, A. Zavorotny, K. Ivanov, R. Volkov, V. Bychenkov, V. Nedorezov, A. Paskhalov, N. Eremin, and A. Savel’ev, Plasma Phys. Control. Fusion 61(7), 075016 (2019).
  26. I. Tsymbalov, D. Gorlova, K. Ivanov, E. Starodubtseva, R. Volkov, I. Tsygvintsev, Yu. Kochetkov, Ph. Korneev, A. Polonski, and A. Savel’ev, Phys. Rev. Lett. 134(2), 025101 (2025).
  27. F. Salehi, M. Le, L. Railing, M. Kolesik, and H. M. Milchberg, Phys. Rev. X 11(2), 021055 (2021).
  28. S. Meigo, F. Maekawa, H. Nakashima, and T. Ino, Journal of Nuclear Science and Technology 37(sup1), 789 (2000).
  29. S. R. Mirfayzi, S. Kar, H. Ahmed et al. (Collaboration), Rev. Sci. Instrum. 86(7), 073308 (2015).
  30. N. Izumi, Y. Sentoku, H. Habara, K. Takahashi, F. Ohtani, T. Sonomoto, R. Kodama, T. Norimatsu, H. Fujita, Y. Kitagawa, Y. Kitagawa, K. Mima, K. A. Tanaka, and T. Yamanaka, Phys. Rev. E 65(3), 036413 (2002).
  31. Д. А. Горлова, А. Ю. Заворотный, И. Н. Цымбалов, К. А. Иванов, С. А. Шуляпов, Р. В. Волков, А. Б. Савельев, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 8, 22 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025