KIEROWNIK ZADANIA: dr Jan Woźniak

WSPÓŁPRACA:
           ZPE WFITJ AGH;
           IFJ im. H.Niewodniczańskiego w Krakowie;
           ZIBJ Dubna, Rosja;
           Physics Institute, University of Fribourg, Szwajcaria
           Meson Facility TRIUMF, Vancouver, Kanada;
           High Current Electronics Institute, Tomsk, Rosja;
           Paul Scherrer Institute, Szwajcaria

FINANSOWANIE:
działalność statutowa, dotacja, KBN do współpracy międzynarodowej, grant Pełnomocnika PAA w ZIBJ Dubna, środki instytucji współpracujących

OPIS PRAC.
W roku 2004 kontynuowano we współpracy z w.w. ośrodkami prace w zakresie fizyki atomów i molekuł mionowych, dotyczące m.in. reakcji jądrowych (synteza jąder katalizowana mionami, wychwyt mionów) oraz procesów μ-atomowych i μ-molekularnych zachodzących w mieszaninach izotopów wodoru, deuteru i helu. Kontynuowane były także badania syntezy lekkich jąder przy małych energiach zderzeń (E < ~ keV) przy wykorzystaniu techniki Z-pinch'u.
Wyniki prac przedstawiono w publikacjach w czasopismach, preprintach i na wystąpieniach konferencyjnych.
Oto szczególowa problematyka prac:

Badania reakcji z udziałem atomów mionowych

• Celem badań wykonywanych w ramach współpracy FRIBOURG-DUBNA-PSI-CRACOW (eksperyment R-98-02//Paul Scherrer Institute) był pomiar podstawowych charakterystyk procesów μ-atomowych i μ-molekularnych zachodzących w gazowym helu i w mieszaninach hel-deuter. Analiza danych doświadczalnych umożliwiła m.in. określenie szybkości wychwytu mionów przez jądra helu-3, μ^-+³He  → p+n+n + n_μ,   μ^-+³He  → d+n + n_μ, oraz rozkładów energii protonów i deuteronów powstających w tych reakcjach. Wyniki pracy opublikowano w Physical Review A [1].

• Oprócz tego, wyznaczono na podstawie danych doświadczalnych intensywności linii promieniowania rentgenowskiego dla serii K w atomach mionowych helu-3 i helu-4, prawdopodobieństwo radiacyjnego rozpadu molekuł dμ³He, stosunek zdolności spowalniania mionów w helu i deuterze, i tzw. parametr q_1s dla deuteru, czyli prawdopodobieństwo osiągnięcia przez utworzony w wychwycie atomowym wzbudzony atom dμ stanu podstawowego. Praca jest posłana do druku w Physical Review A [2].

• Analiza danych tego samego eksperymentu umożliwiła także wyznaczenie po raz pierwszy szybkości reakcji syntezy jądrowej katalizowanej mionami (d+ ³He → α+ p) w μ-molekułach deuterowo-heloweych dμ³He. Rezultaty tych badań posłano do publikacji w Physical Review A [3].

• W eksperymencie E734 wykonywanym w ramach współpracy TRIUMF-DUBNA-FRIBOURG-CRACOW (rozpraszanie μ-atomów w sieci krystalicznej zestalonego wodorze) zastosowano do opracowania wyników eksperymentu specjalnie opracowaną oryginalną metodę fitowania funkcji teoretycznych generowanych techniką Monte Carlo do danych doświadczalnych. Opis i przykłady stosowania tej metody przesłano do publikacji w Nuclear Instruments and Methods A [4].

• Eksperymenty prowadzone w ramach współpracy DUBNA-TOMSK-KRAK/OW dotyczą pomiarów przekrojów czynnych reakcji syntezy lekkich jąder w oparciu o technikę Z-pinch'u. W odróznieniu od technik tradycyjnych, umożliwia ona poprzez wykorzystanie impulsowych, wysokoprądowych generatorów plazmy, pomiary przekrojów czynnych dla niskich energii zderzeń ( ~ keV), gdzie przekroje czynne syntezy sa małe ( < 10^-32 cm²). Po zakończeniu cyklu badań syntezy d+d aktualnie przedmiotem badań jest reakcja pd. Pomiary wykonuje sie obecnie na akceleratorze o lepszych parametrach (generator plazmowy MIG, High Current Electronics Institute, Tomsk, czas trwania impulsu 70 ns, amplituda prądu 1.5 MA). W dalszym ciągu rozwijana jest i doskonalona nowatorska technika odwrotnego Z-pinch'u, zarówno pod kątem metodyki pomiarowej, jak i analizy eksperymentów. Pierwsze rezultaty pomiarów przesłano do publikacji w Yadernaya Fizika [5] i Nuclear Instruments and Methods [6] oraz przedstawiono na dwóch konferencjach [7-10]. Praca jest kontunuowana.
  

PUBLIKACJE 2004

                             Czasopisma:

1. V.M. Bystritsky, V.F. Boreiko, M. Filipowicz, V.V. Gerasimov, O. Huot, P.E. Knowles, F. Mulhauser, V.N. Pavlov, L.A. Schaller, H. Schneuwly, V.G. Sandukovsky, V.A. Stolupin, V.P. Volnykh, and J. Woźniak, Muon capture by ³He nuclei followed by proton and deuteron production, Phys. Rev. A69 (2004) 012712
   
                              Preprinty, prace w druku:

2. V.M. Bystritsky, V.F. Boreiko, W. Czaplinski, M. Filipowicz, V.V. Gerasimov, O. Huot, P.E. Knowles, F. Mulhauser, V.N. Pavlov, N.P. Popov, L.A. Schaller, H. Schneuwly, V.G. Sandukovsky, V.A. Stolupin, V.P. Volnykh, and J. Woźniak, Experimental study of μ-atomic and μ-molecular processes in pure helium and deuterium-helium mixtures, submitted to Phys. Rev. A

3. V.M. Bystritsky, M. Filipowicz, V.V. Gerasimov, P.E. Knowles, F. Mulhauser, N.P. Popov, V.A. Stolupin, V.P. Volnykh, and J. Woźniak, Nuclear fusion in muonic deuterium-helium complex, submitted to Phys. Rev. A

4. M. Filipowicz, V.M. Bystritsky, P.E. Knowles, F. Mulhauser, J. Woźniak, Method of Monte Carlo grid for data analysis, arXiv:nucl-ex//0412055, submitted to Nuclear Instruments and Methods A

5. V.M. Bystritsky, Vit.M. Bystritskii, G.N. Dudkin, V.V. Gerasimov, A.R. Krylov, G.A. Mesyats, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, S.S. Parzhitski, F.M. Penkov, N.A. Ratakhin, V.A. Stolupin, J. Woźniak, Study of the pd nuclear reaction at ultralow collision energies using hydrogen plasma liner, submitted to Yadernya Fizika

6. V.M. Bystritsky, Vit.M. Bystritskii, V.V. Gerasimov, G.N. Dudkin, A.R. Krylov, G.A. Mesyats, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, S.S. Parzhitski, F.M. Penkov, N.A. Ratakhin, S.A. Sorokin, V.A. Stolupin, J. Woźniak, Application of inverse Z-pinch for study of the pd reaction at keV energy range, submitted to Nuclear Instruments and Methods A

                              Wystąpienia konferencyjne:

7. V.M. Bystritsky, Vit.M. Bystritskii, J. Woźniak, V.V. Gerasimov, G.N. Dudkin, A.R. Krylov, G.A. Mesyats, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, S.S. Parzhitski, F.M. Penkov, N.A. Ratakhin, S.A. Sorokin, V.A. Stolupin, Dynamics of hydrogen liner formation in the inverse Z-pinch configuration at the MIG accelerator. First results of studying the pd reaction, In: BEAMS 2004, Abstracts. - (Eds. Mesyats, G.; Smirnov, V.; Glukhikh, V.; Engelko, V.) 15-th Int. Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS'2004), St. Petersburg, Russia, July 18 - 23, 2004

8. V.M. Bystritsky, V.V. Gerasimov, S.S. Parzhitski, V.A. Stolupin, Vit.M. Bystritskii, J. Woźniak, E.N. Volkov, N.A. Ratakhin, S.A. Sorokin, G.N. Dudkin, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, G.A. Mesyats, Hydrogen inverse Z-pinch at high-current MIG accelerator, 13-th Symposium on high current electronics & 7-th Conference on modification of materials with particle beams and plasma flows, Tomsk, Russia, 25 - 30 July, 2004

9. V.M. Bystritsky, G.N. Dudkin, V.V. Gerasimov, R.V. Kublikov, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, S.S. Parzhitski, V.S. Smirnov, V.A. Stolupin, J. Woźniak, Scintillation Detectors in the Nuclear and Electromagnetic Radiations of Powerful Pulsed Fields, 13-th Symposium on high current electronics & 7-th Conference on modification of materials with particle beams and plasma flows, Tomsk, Russia, 25 - 30 July, 2004

10. G.N. Dudkin, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, V.M. Bystritsky, V.V. Gerasimov, S.S. Parzhitski, V.A. Stolupin, J. Woźniak, Search of interaction processes of plasma opposing fluxes, 13-th Symposium on high current electronics & 7-th Conference on modification of materials with particle beams and plasma flows, Tomsk, Russia, 25 - 30 July, 2004