ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2020, том 83, № 3, с. 193-199

ЯДРА

ОБРАЗОВАНИЕ ТЯЖЕЛОГО ИЗОТОПА ГЕЛИЯ⁶He

ПРИ ПОГЛОЩЕНИИ ОСТАНОВИВШИХСЯ ПИОНОВ ЯДРАМИ

М. В. Телькушев¹⁾, Б. А. Чернышев^1)*, В. Г. Сандуковский¹⁾

Поступила в редакцию 25.12.2019 г.; после доработки 25.12.2019 г.; принята к публикации 25.12.2019 г.

Представлен обзор экспериментальных результатов по структуре уровней тяжелого изотопа гелия

⁶He, полученных в реакциях поглощения остановившихся пионов легкими ядрами⁹Be,10,11B и

¹²C. Измерения были выполнены на пионном канале низких энергий ускорителя LANL с помо-

щью двухплечевого многослойного полупроводникового спектрометра. Была достигнута высокая

статистическая обеспеченность результатов в широком диапазоне энергий возбуждений вплоть до

40 МэВ. Несколько высоковозбужденных состояний были впервые обнаружены, включая кластерные

резонансы t + t.

DOI: 10.31857/S0044002720030113

1. ВВЕДЕНИЕ

два уровня с параметрами E_x = 2.6(3) МэВ, Γ =

= 1.6(4) МэВ и E_x = 5.3(3) МэВ, Γ = 2(1) МэВ.

В настоящее время исследование свойств тяже-

Авторы работ [1-3] дают различные интерпретации

лых изотопов гелия5-10He находится в центре экс-

наблюдаемым структурам, что может указывать

периментальной активности. Характеристики этих

на существование нескольких резонансов в этой

экзотических ядер дают возможность распростра-

области энергий возбуждения.

нить наши знания о ядерной материи на область

аномально высокого отношения числа нейтронов к

При высоких возбуждениях⁶Не можно выде-

числу протонов (N/Z ≫ 1). Относительно неболь-

лить три группы состояний. Вблизи порога распа-

шое число нуклонов в изотопах гелия позволяет

да⁶Не^∗ → t + t (12.3 МэВ) несколько состояний

использовать микроскопические модели для опи-

наблюдались в работах [1, 2, 4, 5]. Вторая группа

сания их свойств и, как следствие, тестировать

широких (Γ ≥ 4 МэВ) состояний обнаружена при

ядерные модели и нуклон-нуклонные потенциалы.

E_x ≈ 24 МэВ [1, 2, 6]. Третья группа лежит выше

Основное состояние⁶Не (J^π = 0⁺) является

порога распада⁶Не^∗ на свободные нуклоны. Ука-

стабильным с энергией отделения двух нейтронов

зания на два относительно узких состояния (Γ ≤

S2n = 0.973 МэВ [1].⁶Неg.s является легчайшим

≤ 2 МэВ) при E_x = 32 и 36 МэВ были получены

из нейтронно-избыточных ядер, обладающим ней-

в реакции ⁷Li(³He,p³He)⁶He [7].

тронным гало. Надежно установлено существова-

ние узкого первого возбужденного состояния⁶Не

Анализ результатов теоретических работ (см.

(J^π = 2⁺) с энергией E_x = 1.797(25) МэВ и ши-

ссылки в обзорах [6, 8]) показывает, что в области

риной Γ = 113(20) кэВ, распадающегося на α + 2n

энергий возбуждения ниже порога распада⁶Не на

[1]. Экспериментальная информация о возбужден-

два тритона (E_x ≤ 12.3 МэВ) могут лежать 1⁺-

ных состояниях с б ´oльшей энергией является ме-

и вторые 2⁺-, 0⁺-состояния. Только существо-

нее определенной. Состояния⁶Не в области E_x =

вание второго 2⁺-состояния предсказывается во

= 2-10 МэВ были найдены в нескольких работах

всех работах. Энергия возбуждения этого уров-

([2, 3], результаты более ранних работ представ-

ня в большинстве работ лежит в области E_x ∼

лены в компиляции [1]). Однако результаты этих

∼ 4 МэВ. Результаты вычисления резонансных па-

работ не согласуются между собой. В большинстве

раметров других уровней сильно расходятся. Тео-

работ в этой области возбуждений наблюдается

ретические расчеты спектра более высоких воз-

только один уровень и только в [3] было найдено

буждений⁶He практически отсутствуют. Можно

отметить только работу [9], в которой произведен

¹⁾Национальный исследовательский ядерный университет

“МИФИ”, Москва, Россия.

расчет сечения фотообразования положительных

^*E-mail: chernyshev@mephi.ru

пионов⁶Li(γ, π⁺)⁶Hе. Авторы предсказывают, что

193

194

ГУРОВ и др.

N, отн. ед.

образующиеся резонансные состояния⁶Hе кон-

центрируются в трех областях спектра вблизи E_x =

= 10, 14 и 21 МэВ.

120

Таким образом, экспериментальная и теоре-

тическая информация о структуре уровней⁶Не

является весьма разрозненной и противоречивой.

100

В такой ситуации необходимы эксперименталь-

ные данные, позволяющие разрешить имеющиеся

противоречия. Реакция поглощения остановив-

шихся π^--мезонов позволяет эффективно ис-

следовать структуру уровней легких нейтронно-

избыточных ядер [10, 11]. В настоящей работе

представлен обзор результатов, полученных в ре-

акциях поглощения остановившихся π^--мезонов

ядрами:⁹Be(π^-, t)X,⁹Be(π^-, tt)t,¹⁰B(π^-, pt)X,

¹⁰B(π^-, dd)X,

¹¹B(π^-, dt)X,

¹²C(π^-, d⁴He)X и

¹²C(π^-, t³He)X. Часть этих результатов представ-

лена впервые.

MM, МэВ

Рис. 1. MM-спектрв реакции⁹Be(π^-, t)X. Точки с по-

2. ЭКСПЕРИМЕНТ

грешностями— экспериментальные данные. Кривые:

Эксперимент был выполнен на пионном канале

1 — полное описание; 2 —π^- + ⁹Be → t + ⁵Не + n;

низких энергий ускорителя LAMPH c помощью

3 — π^- +⁹Be → t+t+t;сплошные—приборнаяли-

двухплечевого полупроводникового спектрометра

ния для основного состояния⁶He и распределения

Брейт-Вигнера для возбужденных состояний.

[12]. Пионный пучок с энергией 30 МэВ тормозился

бериллиевым замедлителем и останавливался в

и 200 кэВ при регистрации пар однозарядной и

тонкой мишени. Мишень располагалась под углом

двухзарядной частиц.

22.5^◦ к пучку и представляла собой пластинку

Спектрометр и экспериментальная методика

исследуемого материала толщиной 24 мг см-2 и

более детально описаны в наших работах [10-12].

диаметром 26 мм. В эксперименте использовалось

пять мишеней:⁹Be,10,11B,12,14C. Мишени⁹Be и

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

¹²C были изотопно-чистые. В мишени¹⁰B вклад

В инклюзивных измерениях поиск состояний

примеси¹¹B составил 15%, в мишени¹¹B примеси

⁶Hе проводился в реакции⁹Be(π^-, t)X. Спектр

¹²C — 8%. Вклад неконтролируемых примесей во

всех мишенях не превышал 1%. Этот набор ми-

шеней позволил точно оценить вклад примесей в

Таблица 1. Параметры возбужденных уровней⁶Hе

измеренные спектры. Скорость остановок пионов в

в диапазоне 1.8 < E_x < 12.3 МэВ

мишенях ∼6 × 10⁴ c-1.

Заряженные частицы (однозарядные изотопы

E_x, МэВ Γ, МэВ

Реакция

Литература

водорода p, d, t и двухзарядные изотопы гелия

2.5(2)

0.5(2)

⁹Be(π^-, t)X

3,4He), испущенные в результате поглощения пи-

2.6(3)

1.6(4)

[3]

онов, регистрировались двумя полупроводниковы-

3.5(3)

∼1

¹¹B(π^-, dt)X

ми телескопами, расположенными под углом 180^◦

3.6(3)

∼1

¹⁰B(π^-, pt)X

относительно друг друга. Энергетическое разре-

3.8(3)

∼4

¹⁰B(π^-, dd)X

шение (FWHM) для однозарядных частиц было

4(1)

[13]

лучше 0.5 МэВ, для двухзарядных частиц соста-

4.8(2)

2.9(2)

⁹Be(π^-, t)X

вило 2 МэВ. Погрешность абсолютной калибровки

энергетической шкалы в инклюзивных измерениях

5.5(3)^a

∼3^a

[2, 3]

не превышала 100 кэВ. В корреляционных измере-

5.6(3)

12.1(1.1)

[1]

ниях разрешение (FWHM) по недостающей массе

8.5(5)

1.5(5)

¹⁰B(π^-, pt)X

(MM) при регистрации пар однозарядных частиц

≈9.1

≈2.5

¹¹B(π^-, dt)X

составило 1 МэВ, при регистрации пар однозаряд-

9.7(2)

∼3

[2]

ной и двухзарядной частиц — 3 МэВ. Погрешность

≈12

∼2

¹⁰B(π^-, dd)X

абсолютной калибровки шкалы MM не превышала

^a Средневзвешенное значение.

100 кэВ при регистрации пар однозарядных частиц

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83

№3

2020

ОБРАЗОВАНИЕ ТЯЖЕЛОГО ИЗОТОПА

195

N, отн. ед.

MM, МэВ

Рис.

3. То же, что и на рис.

1, но в реакции

¹⁰B(π^-, dd)X. Кривые: 1 — полное описание; 2 —

MM, МэВ

π^- +¹⁰B → d + d +⁵Не + n; 3 — π^- +¹⁰B → d +d +

Рис.

2. То же, что и на рис.

1, но в реакции

+⁴Не + n + n;

4 — π^- + ¹⁰B → d + d + t + t;

5—

¹⁰B(π^-, pt)X. Кривые: 1 —полное описание; 2—

π^- +¹⁰B → d + d + d + d + n + n.

π^- +¹⁰B → p + t +⁵Не + n; 3 — π^- +¹⁰B → p + t +

+d+t+n;4 —π^- +¹⁰B → p+t+d+d+n+n.На

врезке показан спектр за вычетом суммарного распре-

сание спектров проводилось аналогично описанию

деления по фазовым объемам.

спектра на Be, при этом рассматривались N-

частичные распределения по фазовым объемам с

N ≥ 4.Параметрыполученных приописанииспек-

недостающих масс, измеренный в этой реакции,

представлен на рис. 1. За начало отсчета принята

масса основного состояния⁶Hе.

N, отн. ед.

На рис. 1 ясно выделяются структуры, обуслов-

300

ленные основным и возбужденными состояниями

⁶Hе. С целью определения параметров состоя-

200

ний использовался метод наименьших квадратов.

250

Экспериментальный спектр описывался суммой

100

Брейт-Вигнеровских распределений для возбуж-

200

денных состояний и N-частичных распределений

по фазовым объемам (N ≥ 3). При описании учи-

тывалось энергетическое разрешение измерений.

150

В частности, это разрешение определяет наблю-

даемую ширину нуклонно-стабильного основного

100

состояния⁶Hе.

Статистически значимое описание эксперимен-

тального спектра достигается при учете четырех

состояний⁶Hе: основного, первого возбужденного

(E_x = 1.797(25) МэВ) и двух возбужденных состо-

яний, параметры которых представлены в табл. 1.

MM, МэВ

Заметим, что вклад в описание фазового объема

π^- +⁹Be → t +⁴Не+ n + n пренебрежимо мал, что

Рис.

4. То же, что и на рис.

1, но в реакции

указывает на корреляцию нейтронов в конечном

¹¹B(π^-, dt)X. Кривые: 1 — полное описание; 2—

состоянии.

π^- +¹¹B → d + t +⁵Не + n; 3 — π^- +¹¹B → d + t +

Результаты корреляционных измерений на изо-

+ t + t + t;

4 — π^- + ¹¹B → d + t + d + t + n;

5—

π^- +¹¹B → d + t + d + d + n + n.

топах бора10,11B представлены на рис. 2-4. Опи-

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83

№3

2020

196

ГУРОВ и др.

тров состояний представлены в табл. 1 и 2 (вы-

N, отн. ед.

сокие возбуждения). Наибольшее число состояний

наблюдается в реакции¹⁰B(π^-, pt)X. Отметим, что

100

в этой реакции изоспин конечного состояния может

принимать два значения I = 1, 2, в отличие от

реакции¹⁰B(π^-, dd)X, для которой I = 1.

Результаты измерения на изотопе¹²С представ-

лены на рис. 5 и 6.

Вследствие низкого разрешения и ограниченной

статистической обеспеченности данных в этих

измерениях наблюдалось только основное состо-

яние

⁶Hе и в реакции 12C(π-, t3He)X первое

возбужденное состояние с параметрами E_x =

= 1.6(2) МэВ и Γ ≈ 0.5 МэВ.

В нашей работе [14] был развит новый метод

MM, МэВ

поиска высоковозбужденных состояний⁶Hе, пред-

ставляющих собой тритон-тритонные резонансы.

Рис.

5. То же, что и на рис.

1, но в реакции

¹²C(π^-, d⁴He)X. Кривые: 1 — полное описание; 2 —

Метод основан на корреляционных измерениях

π^- +¹²C → d +⁴Не +⁵Не + n; 3 — π^- +¹²C → d +

двух тритонов из реакции π^- +⁹Ве → t₁ +⁶He^∗ →

+⁴Не + d + t + n; сплошная — приборная линия для

→ t₁ + (t₂,t₃), позволяющих выделить события с

основного состояния.

образованием трех тритонов в конечном состоянии,

используя метод недостающих масс. Вследствие

большой величины энергии отделения нейтрона от

⁶Не^∗, так и тритоны t₂, t₃ от распада исследуемых

тритона (S_n ≈ 7 МэВ) в таких событиях отсутствует

состояний. В случае, если резонанс находится в

фон от многочастичных конечных состояний.

области E_x < 39 МэВ, то энергия распадных три-

Основываясь на феноменологическом анализе

тонов будет ниже энергии тритонов t₁. В настоящей

экспериментальных данных по поглощению пионов

легкими ядрами [10], можно предположить, что

основной вклад в реакцию⁹Be(π^-, tt)t дают три

Таблица 2. Параметры высоковозбужденных уровней

механизма:

⁶Hе (E_x > 12.3 МэВ)

— квазисвободное поглощение на внутриядер-

ном кластере 6Li (6Li + π- → t + t), при этом

E_x, МэВ Γ, МэВ

Реакция

Литература

оставшийся тритон (“спектатор”) не принимает

14.0(4)

0.7(3)

[5]

непосредственного участия в реакции и его энер-

гия в конечном состоянии определяется внутри-

14.6(7)

7.4(1.0)

[1]

ядерным ферми-движением. При этом тритоны-

15.1(5)

∼7

[2]

“спектаторы” не регистрируются спектрометром

из-за их низкой энергии;

15.5(5)

4(2)

[1]

— некогерентные вторичные взаимодействия,

15.6(3)

1.3(8)

⁹Be(π^-, t)tt

описываемые распределением по фазовому объе-

16.1(4)

0.8(4)

[5]

му;

— наконец, взаимодействие конечных частиц,

18.3(2)

1.1(3)

[5]

когда два тритона образуют резонансное состоя-

20.6(1)

2.9(1.5)

⁹Be(π^-, t)tt

ние.

На рис. 7 представлен спектр MM к одно-

≈22

≈3.5

¹⁰В(π^-, pt)X

му из зарегистрированных тритонов из реакции

≈24^a

≈10^a

[1, 2]

⁹Be(π^-, tt)t. Отчетливо проявляется резонансная

структура спектра, обусловленная двухчастичными

24.4(9)

2.0(8)

⁹Be(π^-, t)tt

каналами реакции с образованием возбужденных

≈26

≈4

¹⁰В(π^-, pt)X

состояний⁶Не, лежащими выше порога распада

31.0(7)

4.0(9)

⁹Be(π^-, t)tt

⁶Hе^∗ на два тритона.

Необходимо отметить следующую особенность

32.0

≤2

[7]

представленного спектра. В реакции π^- +⁹Ве →

≈34.0

≈4.5

¹⁰В(π^-, pt)X

→ t + ⁶He^∗ → t₁ + (t₂t₃) спектрометр регистриру-

35.7

≤2

[7]

ет как тритоны t₁, сопровождающие образование

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83

№3

2020

ОБРАЗОВАНИЕ ТЯЖЕЛОГО ИЗОТОПА

197

N, отн. ед.

-5

MM, МэВ

Рис. 7. Спектр MM из реакции⁹Be(π^-, tt)t. Точки

с погрешностями— экспериментальные данные. Кри-

MM, МэВ

вые: 1-4 — резонансные состояния⁶Hе; 1^∗-4^∗ — их

отражения в распадных тритонах; 5 — распределение

Рис.

6. То же, что и на рис.

1, но в реакции

по фазовому объему; 6 — спектр от квазисвободного

¹²C(π^-, t³He)X. Кривые: 1 — полное описание; 2 —

поглощения π^--мезона на внутриядерном кластере

π^- +¹²C → t +³Не +⁵Не + n; 3 — π^- +¹²C → t +

⁶Li; 7 — полное описание.

+³Не + d + t + n. На врезке показан спектр за выче-

том суммарного распределения по фазовым объемам.

(8 < E_x < 12 МэВ) и высоковозбужденные состо-

работе описание спектра реакции 9Be(π-, tt)X

яния, лежащие выше порога распада⁶Не → t + t

происходит в предположении, что возбужденные

(E_x > 12 МэВ).

состояния⁶Не лежат в области E_x < 39 МэВ.

В области низких энергий возбуждения во всех

В таком случае структуры в спектре, обуслов-

реакциях (за исключением¹²C(π^-, d⁴He)X) на-

ленные распадными тритонами, расположены при

блюдается первое возбужденное состояние⁶Не с

б óльших значениях MM (E_x > 39 МэВ) и вслед-

E_x = 1.8 МэВ. При более высоких энергиях воз-

ствие кинематических причин оказываются суще-

буждения наблюдается расхождение в данных, по-

ственно более широкими по сравнению с пиками,

лученных в инклюзивных измерениях на⁹Be и кор-

обусловленными тритонами t₁. Рисунок 7 отчет-

реляционных измерениях на изотопах бора10,11B

ливо демонстрирует корреляции в энергиях этих

(см. табл. 1). В спектрах MM всех трех каналов

частиц.

¹¹B(π^-, dt)⁶He,¹⁰B(π^-, pt)⁶He и¹⁰B(π^-, dd)⁶

По сравнению с [14], в настоящей работе из-

проявляется структура при E_x ≈ 4 МэВ. Сред-

менен нижний порог регистрации тритонов, что

невзвешенное значение энергии возбуждения на-

позволило обнаружить еще одно состояние⁶Не.

блюдаемого уровня для трех каналов реакции со-

Параметры четырех высоковозбужденных состоя-

ставляет E_x = 3.5(3) МэВ. В то же время во-

ний, образующихся в реакции⁹Be(π^-, t)tt, пред-

прос о ширине этого состояния остается откры-

ставлены в табл. 2.

тым. В реакции¹⁰B(π^-, dd)⁶He ширина Γ ∼ 4 МэВ

значительно превышает ширины, наблюдаемые в

двух других реакциях (∼1 МэВ). Это различие

4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ

может быть связано с существованием еще одного

РЕЗУЛЬТАТОВ

состояния, которое не удалось выделить вслед-

ствие недостаточного статистического обеспечения

Совокупность исследованных возбужденных

результатов. Положение наблюдаемого резонанса

состояний⁶Не можно разбить на три области:

совпадает в пределах погрешности с резонансом

низколежащие состояния (E_x < 6 МэВ), состо-

при E_x = 4(1) МэВ, Γ = 4(1) МэВ, обнаружен-

яния с промежуточной энергией возбуждения

ным в [13] в реакции⁶Li(⁷Li,⁷Вe)⁶He при энергии

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83

№3

2020

198

ГУРОВ и др.

455 МэВ. Отметим, что в других экспериментах [1,

гигантского дипольного резонанса. В наших изме-

6] это состояние не наблюдалось.

рениях узкое состояние с E_x = 15.6(3) МэВ и Γ =

= 1.3(8) МэВ наблюдается в реакции ⁹Be(π^-, t)tt,

В реакции

⁹Be(π^-, t)X в низкоэнергетиче-

что позволяет связать его с тритон-тритонным ре-

ской области обнаружено два состояния (E_x =

зонансом.

= 2.5(2) МэВ, Γ = 0.5(2) МэВ и E_x = 4.8(2) МэВ,

Наблюдаемые в области E_x ≈ 21 МэВ два

Γ = 2.9(2) МэВ). Эти результаты близки (см.

состояния в реакциях⁹Be(π^-, t)tt и¹⁰B(π^-, pt)X,

табл. 1) к данным, полученным в [3] при исследо-

возможно, представляют одно состояние, так как

вании реакции p(⁸He, t)X при энергии 15.4 A МэВ.

их параметры (см. табл. 2) в пределах погреш-

Анализируя расхождения результатов, получен-

ностей совпадают. Также близки параметры двух

ных на⁹Be и изотопах бора, следует отметить

состояний вблизи E_x ≈ 25 МэВ (табл. 2). Однако

различие в механизмах двух- и трехчастичных

в этом случае нельзя исключить возможность, что

реакций поглощения остановившихся пионов.

эти состояния имеют разную природу. Наблюда-

В трехчастичных каналах основной вклад вносят

емые в реакции⁹Be(π^-, t)tt состояния⁶He могут

квазисвободные процессы, в которых поглощение

обладать только единственным значением изоспи-

происходит на внутриядерном кластере, а остаточ-

на I = 1. В то же время в реакции¹⁰B(π^-, pt)X ко-

ное ядро не принимает непосредственного участия

нечное состояние может иметь два значения I = 1,

в столкновении и, как следствие, имеет небольшую

2. Состояние с I = 2 является изобар-аналогом

величину импульса (100-200 МэВ/c) в конечном

сверхтяжелого изотопа водорода⁶H. Энергии воз-

состоянии. Это благоприятствует образованию

буждения E_x ≈ 26 МэВ соответствует резонансная

слабосвязанных состояний. В двухчастичных

энергия E_r(⁶H) ≈ 4.5 МэВ [1]. Эта величина до-

каналах реакции образующиеся ядра обладают

статочно близка к значению E_r(⁶H) ≈ 6.6(7) МэВ,

достаточно большим импульсом (500-700 МэВ/c),

полученному в реакции⁹Be(π^-, pd)⁶H [10].

что приводит к подавлению образования ядерных

состояний со слабой связью. В таком случае можно

Наши измерения подтверждают существование

предположить, что различие в наблюдаемых состо-

состояний⁶He, лежащих выше порога распада на

яниях на бериллии и изотопах бора обусловлено

свободные нуклоны (29.3 МэВ), впервые наблю-

селективностью исследуемых реакций и в области

даемые в работе [7]. Однако наблюдение этих со-

энергий возбуждения 2 < E_x < 6 МэВ существуют

стояний в реакции⁹Be(π^-, t)tt может указывать на

три состояния. Это предположение согласуется

то, что эти состояния имеют коллективную природу,

с теоретическими моделями, предсказывающими

связанную с кластерными степенями свободы.

существование в этой области возбуждений трех

состояний с J^P = 0⁺, 1⁺ и 2⁺ [6, 8].

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В области промежуточных возбуждений (8 <

Выполнен обзор результатов по спектроскопии

< E_x < 12 МэВ) в реакциях

¹⁰B(π^-, pt)X и

тяжелого изотопа гелия⁶He, полученного в реак-

¹¹B(π^-, dt)X наблюдается уровень с усредненны-

ции поглощения остановившихся пионов легкими

ми параметрами E_x ≈ 8.8 МэВ и Γ ≈ 2 МэВ. Эти

ядрами. В области низких энергий возбуждения

параметры наиболее близки к результатам (E_x ≈

доказано существование нескольких уровней⁶He,

≈ 8.8 МэВ и Γ ≈ 2 МэВ), полученным в реакции

количество которых предсказано рядом теорети-

перезарядки 6Li(d,2He)6He при промежуточных

ческих моделей. В области высоких энергий воз-

энергиях. В реакции

¹⁰B(π^-, dd)X уровень с

буждения, лежащих выше порога распада⁶He на

E_x ≈ 12 МэВ слабо статистически обеспечен, и

два тритона, наблюдается целый ряд уровней, часть

поэтому этот результат может рассматриваться

из которых является тритон-тритонными резонан-

только в качестве указания на его существование.

сами. Определен возможный кандидат на изобар-

В области высоких возбуждений (E_x >

аналоговое состояние сверхтяжелого изотопа во-

12.3 МэВ) достаточно большое количество состо-

дорода⁶H. Наши измерения подтвердили суще-

яний наблюдаются в нескольких экспериментах [1,

ствование состояний⁶He, лежащих выше порога

2, 5, 7]. В наших измерениях эти высоковозбуж-

распада на свободные нуклоны.

денные состояния наблюдались в двух реакциях

Работа была поддержана Министерством науки

⁹Be(π^-, t)tt и¹⁰B(π^-, pt)X.

и высшего образования, грант № 3.4911.2017/6.7

В области 14 < E_x < 16.1 МэВ наблюдаются

и программой повышения конкурентоспособности

как узкие (Γ ∼ 1 МэВ), так и широкие (Γ ∼ 7 МэВ)

Национального исследовательского ядерного уни-

состояния, что указывает на разную природу их об-

верситета “МИФИ” (соглашение с Министерством

разования. В [15] было высказано предположение,

науки и высшего образования от 27 августа 2013 г.,

что широкие состояния связаны с возбуждением

проект № 02.а03.21.0005).

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83

№3

2020

ОБРАЗОВАНИЕ ТЯЖЕЛОГО ИЗОТОПА

199

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

9. R. A. Eramzhyan, T. D. Kaipov, and S. S. Kamalov,

Z. Phys. A 322, 321 (1985).

D. R. Tilley, С. М. Cheves, J. L. Godwin, G. M. Hale,

10. Ю. Б. Гуров, С. В. Лапушкин, В. Г. Сандуковский,

H. M. Hofmann, J. H. Kelley, C. G. Sheu, and

Б. А. Чернышев, ЭЧАЯ 40, 1063 (2009) [Phys. Part.

H. R. Weller, Nucl. Phys. A 708, 3 (2002).

D. Frekers, Nucl. Phys. A 731, 76 (2004).

Nucl. 40, 558 (2009)].

X. Mougeot, V. Lapoux, W. Mittig, N. Alamanos,

11. Ю. Б. Гуров, Л. Ю. Короткова, С. В. Лапушкин,

F. Auger, B. Avez, D. Beaumel, Y. Blumenfeld,

Р. В. Притула, В. Г. Сандуковский, М. В. Телькушев,

R. Dayras, A. Drouart, C. Force, L. Gaudefroy,

Б. А. Чернышев, Т. Д. Щуренкова, ЯФ 79, 338

A. Gillibert, J. Guillot, H. Iwasaki, T. Al Kalanee,

(2016) [Phys. At. Nucl. 79, 525 (2016)].

N. Keeley, et al., Phys. Lett. B 718, 441 (2012).

12. M. G. Gornov, Yu. B. Gurov, P. V. Morokhov,

H. Akimune, T. Yamagata, S. Nakayama, Y. Arimoto,

S. V. Lapushkin, V. A. Pechkurov, B. A. Chernyshev,

M. Fujiwara, K. Fushimi, K. Hara, M. Ohta,

V. G. Sandukovsky, and E. A. Pasyuk, Nucl. Instrum.

A. Shiokawa, M. Tanaka, H. Utsunomiya, K. Y. Hara,

Methods A 446, 461 (2000).

H. P. Yoshida, and M. Yosoi, Phys. Rev. C 67,

13. S. Nakayama, T. Yamagata, H. Akimune, I. Daito,

051302(R) (2003).

H. Fujimura, Y. Fujita, M. Fujiwara, K. Fushimi,

O. M. Povoroznyk, O. K. Gorpinich, O. O. Jach-

T. Inomata, H. Kohri, N. Koori, K. Takahisa, A. Tamii,

menjov, H. V. Mokhnach, O. Ponkratenko, G. Man-

M. Tanaka, and H. Toyokawa,Phys. Rev. Lett. 85, 262

daglio, F. Curciarello, V. De Leo, G. Fazio, and

(2000).

G. Giardina, Phys. Rev. C 85, 064330 (2012).

14. Ю. Б. Гуров, В. С. Карпухин, С. В. Лапушкин,

Ю. Э. Пенионжкевич, Р. Г. Калпакчиева, Лег-

И. В. Лаухин, В. А. Печкуров, Н. О. Порошин,

кие ядра у границы нейтронной стабильности

В. Г. Сандуковский, М. В. Телькушев, Б. А. Черны-

(ОИЯИ, Дубна, 2016).

шев, Письма в ЖЭТФ 84, 3 (2006) [JETP Lett. 84,

R. Franke, K. Kochsk ¨amper, B. Steinheuer, K. Win-

1 (2006)].

gender, W. Von Witsch, and H. Machner, Nucl. Phys.

15. F. Brady, G. A. Needham, J. L. Romero, C. M. Cas-

A 433, 351 (1985).

D. I. Tanihata, H. Savajols, and R. Kanungo, Prog.

taneda, T. D. Ford, J. L. Ullmann, and M. L. Webb,

Phys. Rev. Lett. 51, 1320 (1983).

Part. Nucl. Phys. 68, 215 (2013).

FORMATION OF HEAVY HELIUM ISOTOPE⁶He

IN STOPPED PION ABSORPTION BY NUCLEI

Yu. B. Gurov¹⁾, S. V. Lapushkin¹⁾, T. I. Leonova¹⁾, M. V. Tel’kushev¹⁾,

B. A. Chernyshev¹⁾, V. G. Sandukovsky¹⁾

¹⁾National Research Nuclear University “MEPhI”, Moscow, Russia

An overview of experimental results on the level structure of heavy helium isotope,⁶He, obtained in

the reactions of the stopped pion absorption by light nuclei⁹Be,10,11B, and¹²C is presented. The

measurements were performed at the low energy pion channel of accelerator LANL, using a two-layered

semiconductor spectrometer. High statistics of results was achieved in a wide range of excitation energies,

up to 40 MeV. Several highly excited states were first observed, including t + t cluster resonances.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 83

№3

2020