Взаимодействие реальных и виртуальных фотонов с ядрами и нуклонами в резонансной области энергий.НЕДОРЕЗОВ В. Г.Институт ядерн

Основные направления (А.М.Балдин):[70-е годы]
- Оптическая анизотропия ядер и нуклонов,
- Правила сумм и спиновые свойства нуклона
- Адронизация фотонов в асимптотической области энергий,
Be
Cu
Pb

Виртуальные фотоны
Рассеяние электронов и тяжелых ионов
более высокая мультипольность взаимодействия,
заметный вклад компоненты с продольной поляризацией
Электромагнитный форм-фактор:
ds/dW = ds/dW Mott x [(F1 gN )2 +t (F2 gN )2 + 2t ( F1 gN +F1 gN )2 tan2 (q/2)]
t = Q2 /4MN2 ,
F1,2 g,p = 2/3 F1,2 u - 1/3 F1,2 d - 1/3 F1,2 s ,
F1,2 gN = 2/3 F1,2 d - 1/3 F1,2 u - 1/3 F1,2 s

Спектры виртуальных фотонов
В.Недорезов, Ю.Ранюк. Фотоделение ядер за гигантским резонансом «Наукова Думка» (1989).
λl – multipolarity,
− electromagnetic fine structure constant,
СL - structure function:
СL= 2(Ee –Eγ)/Εε φορ λl = E1,
СL= 0 φορ λl = M1,
СL= 8/3 [(Ee –Eγ)/Εε]2 for λl = E2,
СL depends on the nuclear size and charge
Z=92

Кулоновская диссоциация
b > bmin = Ri + Rt (incident + target)
Поток виртуальных фотонов
Спектр виртуальных фотонов (интегрированный по b), Z = Zt
[Л.Е.Лазарева, С.М.Поликанов, B.Berman]
beam
target
?

Среднее число фотонов, поглощаемых в столкновениях
Au + Au (RHIK) и Pb + Pb (LHC)
b – impact parameter
LO – leading order
I.A.Pschenichnov , EMIN 2006

В области нуклонных резонансов: -
основной результат последних трех лет
ИЯИ РАН(Москва) - ГРААЛЬ
(Гренобль) - МАМИ (Майнц).
Измерены параметры оптической
анизотропии нуклонов и проведена
экспериментальная проверка
фундаментальных правил сумм.
Показано, что сечения полного
поглощения фотонов одинаковы для
протона и нейтрона не только в
асимптотической области энергий, но
и в области нуклонных резонансов.

Полное сечение фотопоглощения
на протоне и нейтроне (Армстронг-1972 г.)

Амплитуда комптоновского рассеяния фотона на нуклоне и
дисперсионные соотношения:
f = e’* e f1(w) + i w σ e’* x e f2(w)
e - калибровочно инвариантный оператор ЕМ поля, σ - спиновый оператор нуклона.
f1(0) = - (a / Z2 / M ), f2(0) = (a k 2 / 2M 2 ), М – масса, a = e2 /4π = 1/137, eZ – электрический заряд, k - аномальный магнитный момент нуклона
Дисперсионные соотношения : f1(0) = - (α / Z2 / M ) + ω2/2π2 σtot(w’)/f(ω’) dω’
f2(0) = (α k 2 / 2M 2 ) + ω2/2π2 Δσtot(ω’)/φ(ω’) dω’/ω’, σtot(ω) = σ3/2(ω) + σ1/2(ω), Δσtot(ω) = σ3/2(ω) - σ1/2(ω),
Правила сумм :
Герасимов С.Б. и др.: ГДХ: Y = (σ3/2(ω) + σ1/2(ω)) dω/ω = 2π2αk2/M2
Балдин А.М.

В совместном эксперименте ИЯИ РАН - ИЯФ СО РАН
обнаружено отклонение от принципа аддитивности в
полных сечениях фотопоглощения, позднее
подтвержденное в JLAB.
Получено указание на вклад нелинейных квантово-
электродинамических эффектов. В случае деления ядер –
актинидов реальными фотонами этот вклад для области
нуклонных резонансов составляет около 30%.
ядра с Z2α > 1

Сечения фотоделения и полного фотопоглощения
ядер - актинидов.
I.Pshenichnov,e.a. Eur.Phys.J.A24:69-84,2005.
Кривая из точек – свободный протон
Сплошная кривая – актиниды
Разные точки – ядра от Be до U

Метод обратного комптоновского рассеяния
ЛАЗЕР (hw = 2.34 эВ)
Пучок фотонов Пучок электронов Е = 140 МэВ Е = 2.5 ГэВ
Be ЗЕРКАЛО
интенсивность (фотон/сек):
Аргон (ультрафиолет) 107
СО2 (инфракрасный) 1010
На свободных электронах 1012
Рециркулятор 1015

Мощные фемтосекундные
лазерные импульсы
В.П.Кандидов е.а. Кв.Эл-ка 39,3 (2009) 205.
Длительность импульсов – 10-14 – 10-12 с
Энергия 10 мДж – 26 Дж
Пиковая мощность 0,2 – 200 ТВт
Интенсивность 1011 – 1013 Вт/см2
Длины волн 0,248; 0,527; 0,800; 1,06; 1,24 мкм
Нелинейное взаимодействие со средой

Общая схема лазерно-индуцированных ядерных процессов
А.Б.Савельев (МГУ)
Интенсивность лазерного излучения стремительно
растет, одновременно растет и энергия получаемых
электронов. Уже сейчас получены пучки электронов
с энергией свыше 1 ГэВ, пучки протонов и
многозарядных ионов с энергией свыше 50 МэВ на нуклон.
Спектры вторичных частиц (расчет) при мощности
лазерного излучения 1ПВт.

Первые результаты МГУ — ИЯИ РАН (2011)
E = 15 мДж
Т=50 фс
Р= 2.10^18 Вт/см^2
D=4 мкм
F= 10 Гц
E ΔE
Pb

Научный совет по электромагнитным взаимодействиям ядер:
«Исследование ядерной материи и астрофизических процессов на пучках фотонов, электронов и релятивистских тяжелых ионов»
Программа работ по состоянию на 10.09.2011 г., включая международные проекты,
в которых участвуют российские ученые