گذار فاز زوج‌شدگی نوکلئون‌ها در هسته‌های89Y و 208Pb

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشگاه جامع امام حسین(ع)

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 گروه فیزیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین،ایران

4 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

چکیده

در این کار با بررسی چگالی ترازهای هسته‌ای و ظرفیت گرمایی هسته‌های89Y  و 208Pb به مطالعة گذار فاز سیستم نوکلئونی این هسته‌ها از حالت زوج شده به‌حالت گاز فرمی پرداخته‌ایم. به‌این منظور پارامترهای چگالی ترازهای هسته‌ای89Y  و 208Pb در مدل دمای ثابت، با استفاده از داده‌های تجربی گروه اسلو محاسبه شده و مقدارهای به‌دست آمده در محاسبة سطح مقطع واکنش‌های هسته‌ای 208Pb(n,el)، 208Pb(p,el)، 89Y(n,el) و 89Y(p,el) به‌کار رفته‌اند. با توجه به سازگاری خوب نتایج به‌دست آمده برای سطح مقطع واکنش‌های هسته‌ای با داده‌های تجربی مربوط به آن‌ها، رفتار دمای ثابت، که می‌تواند گواهی بر وجود گذار فاز زوج‌شدگی در سیستم نوکلئون‌های هسته باشد، تأیید می‌شود. همچنین ظرفیت گرمایی این هسته‌ها از چگالی ترازهای تجربی آن‌ها استخراج شده و اثر گذار فاز زوج‌شدگی نوکلئون‌ها در این کمیت ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Pairing phase transition of nucleons in 89Y and 208Pb

نویسندگان [English]

  • R. Razavi 1
  • Azam Rahmatinejad 2
  • Tayeb Kakavand 3
  • Asghar Khooy 4
1 Physics Department, Faculty of Science, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran
2 Department of Physics, Faculty of Science, University of Zanjan, Zanjan, Iran
3 Department of Physics, Faculty of Science, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
4 Department of physics, Faculty of Science, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, we have studied the phase transition of nucleons, between a paired phase and a Fermi gas state, in 89Y and 208Pb nuclei. In order to conduct this study, the nuclear level density parameters of 89Y and 208Pb nuclei in the constant temperature model were extracted by the using of experimental data from Oslo group. The extracted results were used in the calculation of the cross sections of 208Pb (n,el), 208Pb(p,el), 89Y(n,el) and 89Y(p,el) nuclear reactions. According to the good agreement between the extracted results and corresponding experimental values for the cross sections, a constant temperature behavior, which can be interpreted as an evidence for the pairing phase transition, is confirmed for the nuclei. In addition, heat capacity of 89Y and 208Pb nuclei has been extracted from the experimental level densities and the effect of pairing phase transition of nucleons is studied within this thermodynamic quantity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pairing
  • Phase transition
  • Nuclear level density
  • Thermodynamic quantity
[1]. J. Bardeen, L.N. Cooper, J.R. Schrieffer, Theory of superconductivity, Physical Review 108 (1957) 1175.
[2]. A. Bohr, B.R. Mottelson, D. Pines, Possible analogy between the excitation spectra of nuclei and those of the super conducting metallic state Physical Review 110 (1958) 936.
[3]. R. Razavi, Role of neutrons and protons in entropy, spin cut off parameters and moments of inertia, Physical Review C 88 (2013) 014316.
[4]. A. Rahmatinejad, R. Razavi, T. Kakavand, Thermal quantities of 46Ti, Nuclear Physics A 939 (2015)46.
[5]. A. Rahmatinejad, R. Razavi, T. Kakavand, Role of neutron and proton system in spin cut off parameter and entropy of 89,90Y,Nuclear Physics A 941 (2015)145.
[6]. N.U.H. Syed M. Guttormsen, F. Ingebretsen, A.C. Larsen, T. Lönnroth, J. Rekstad, A. Schiller, S. Siem, A. Voinov, Level density and γ-decay properties of closed shell Pb nuclei, Physical Review C 79 (2009)024316.
[7]. M. Guttormsen, A.C. Larsen, F.L. Bello Garrote, Y. Byun, T.K. Eriksen, F. Giacoppo, A. Görgen, T.W. Hagen, M. Klintefjord, H.T. Nyhus, T. Renstrøm, S.J. Rose, E. Sahin, S. Siem, T. Tornyi, G.M. Tveten, A. Voinov, Shell-gap-reduced level densities in 89,90Y, Physical Review C 90 (2014) 044309.
[8].L.G. Moretto, A.C. Larsen, F. Giacoppo, M. Guttormsen, S. Siem, A.V. Voinov, Observation of a first-order pairing phase transition in atomic nuclei, arXiv:1406.2642 [nucl-th] (2014).
[9]. P. Möller, J.R. Nix,Nuclear pairing model, Nuclear Physics A 536 (1992) 20.
[10]. A.J. Koning, S. Hilaire, S. Goriely, Global and local level density models, Nuclear Physics A 810 (2008) 13–76.
[11]. A. Gilbert, A.G.W. Cameron, A Composite Nuclear Level Density Formula with Shell Corrections, Canadian Journal of Physics 43 (1965) 1446.
[12]. T.von Egidy, H.H. Schmidt, A.N. Behkami, Nuclear level densities and level spacing distributions, Nuclear Physics A 481 1 (1988)189.
[13]. H.A. Bethe, An Attempt to Calculate the Number of Energy Levels of a Heavy Nucleus, Physical Review 50 (1936) 332.
[14]. A. Schiller, A. Bjerve, M. Guttormsen, M. Hjorth-Jensen, F. Ingebretsen, E. Melby, S. Messelt, J. Rekstad, S. Siem, and S. W. Ødegård, Critical temperature for quenching of pair correlations, Physical Review C 63 (2001) 021306.
[15]. RIPL-3 Handbook for calculation of nuclear reaction; available at http://www-nds.iaea.org/RIPL-3/ (2009).
[16]. S. Mellema, J.S. Petler, R.W. Finlay, F. S. Dietrich, J. A. Carr, and F. Petrovich, Microscopic distorted-wave approximation study of low-energy nucleon scattering from 89Y, Physical Review C 36 (1987) 577.
[17]. G.S. Mania, D.T. Jonesa, D. Jacquesa, Elastic scattering of 50 MeV Protons by Nuclei in the range from 42Ca to 208Pb, Nuclear Physics A 165 (1971)384.
[18]. R.P. Devito, D.T. Khoa, S.M. Austin, U.E.P. Berg, B.M. Loc, Neutron scattering from 208Pb at 30.4 and 40.0 MeV and isospin dependence of the nucleon optical potential, Physical Review C 85 (2012) 024619.
[19]. R.Varner, A parameterization of the nucleon-nucleus Optical Model potential, Physics Reports 201 (1991) 57.