Çok kanallı r-matris analiz yöntemi kullanarak p+11B reaksiyon kanallarında oluşan 12C bileşik çekirdeğinin rezonans seviyelerinin ve bozunum kinematiğinin incelenmesi
Investigation of resonance levels and decay kinematics of 12C compound nuclei formed by p+11B reaction channel using multichannel r-matrix analysis method
Yazar: OSMAN ALAÇAYIR
Danışman: PROF. DR. EROL KAM ; PROF. DR. TAYLAN YETKİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
11B(p, α1)8Be*, 11B(p, α0)8Be, 11B(p, p0)11B, 11B(p, p1)11B*, 11B(p, γ0)12C, 11B(p, γ1)12C* ve 11B(p,n0)11C reaksiyonları için tesir kesitleri (TK), diferansiyel tesir kesitleri (DTK) ve astrofiziksel S-Faktörleri çok kanallı-çok seviyeli bir R-Matris analizi ile hesaplanmıştır. Hesaplamalar 100 keV-3.5 MeV enerji aralığı için gerçekleştirilmiş ve hesaplanan değerler deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Hesaplamalarda literatürde bulunan neredeyse bütün verilerin kullanılması ve 12C çekirdeğinin bütün bozunma kanallarını dikkate alması bu çalışmayı önemli kılmaktadır. Sonuç olarak, bu enerji aralığındaki bazı 12C uyarılmış seviyelerinin enerji değerleri, spin ve pariteleri elde edilmiştir. Ayrıca, α1-8Be*, α0-8Be, p0-11B, p1-11B* ve n0-11C çiftlerinin kanal spinleri ve açısal momentumları, 11B(p, γ0)12C ve 11B(p, γ1)12C* kanallarının elektrik ve manyetik multipolleri belirlenmiştir. Analiz sonuçları ve deneysel veriler çoğunlukla uyumlu olsa da, 19,2-19,5 MeV enerji aralığında 11B(p, p1)11B* kanalı için S-Faktörü değerlerinde bazı tutarsızlıklar bulunmuştur. 16.57 MeV (2¯) rezonansının 11B(p, α1)8Be* bozunum kanalı için, yörüngesel açısal momentum kuantum değeri (l=1 veya l=3) tartışma konusu olmuştur. Bu çalışmada her iki değer kullanılmış ve 16.57 MeV (2¯) rezonans enerjisinde ve bu enerjiye yakın bölgede sonuçlarda önemli bir fark gözlenmemesine rağmen, bu rezonansın kuyruğundan etkilenen yüksek enerji bölgesinde l=3 değerleri ile daha iyi bir uyum elde edilmiştir. 
 p(11B, α1)8Be* reaksiyonunun 1.78 MeV ve 10 MeV enerjilerde çift dedektör çakışma spektrumu R Matrix metoduyla elde edilmiş ve deneysel veriyle karşılaştırılmıştır. 11B(p, α1)8Be* reaksiyonun ise 300 keV enerjide tek dedektör spektrumu elde edilmiş ve deneysel veriyle kıyaslanmıştır.
α-α saçılmasının bazı enerjilerdeki faz kayması değerleri deneysel DTK verileri kullanılarak elde edilmiştir. Hesaplanmış faz kayması değerlerinden yola çıkılarak α-α çiftinin bazı açısal momentum sayıları (l) için kanal yarıçapı (a0) ve indirgenmiş genişlik (γ_λ^2) parametreleri bulunmuştur. 
α-α saçılmasının çeşitli açılar ve enerjilerdeki DTK değerleri hesaplanmış ve deneysel verilere uydurularak (fit) 8Be çekirdeğinin ilk iki enerji seviyesinin enerji değeri, spin değeri, paritesi ve bozunma mekanizması belirlenmeye çalışılmıştır.
11B(p,3α) reaksiyonunun 163 keV rezonans enerjisinde kinematik incelenmesi için bazı deneysel hazırlıklar yapılmıştır. Yeni bir saçılma odası tasarımı yapılmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. J-15 hızlandırıcısının kumanda ünitesi sadeleştirilmiştir. Vakum ünitesi ve soğutma ünitesi yenilenmiştir. Çakışma spektrumunun elde edilebilmesi için gerekli veri toplama düzeneğinin kurulumu ve testleri gerçekleştirilmiştir. Ancak Hızlandırıcının iyon kaynağının ve yüksek gerilim kaynağının sürekli arızalanması ve istenilen stabilitede çalıştırılamaması nedeniyle deney sonuçlandırılamamıştır.

Abstract:
We have calculated the cross sections (CS), differential cross sections (DCS) and astrophysical S-Factors for the reactions of 11B(p, α1)8Be*, 11B(p, α0)8Be, 11B(p, p0)11B, 11B(p, p1)11B*, 11B(p, γ0)12C, 11B(p, γ1)12C* and 11B(p,n0)11C  through a multichannel-multilevel R-Matrix analysis. We have performed calculations for the energy range of 100 keV-3.5 MeV and compared the calculated values with the experimental values. The fact that almost all the data available in the literature were used in the calculations and that all decay channels of the 12C nucleus are taken into account makes this study important. As a result of the calculations, we have obtained the energy value, spin, and parity of some 12C excited levels within this energy interval. Additionally, we have determined the channel spins and angular momentum of the α1-8Be*, α0-8Be, p0-11B, p1-11B* and n0-11C  pairs, as well as the electric and magnetic multipoles of the 11B(p, γ0)12C and 11B(p, γ1)12C* channels. Although the analysis results and experimental data mostly agree, we have found some inconsistencies in the S-Factor values for the 11B(p, p1)11B* channel at the 19.2-19.5 MeV energy interval. As for the 11B(p, α1)8Be*  decay channel of the 16.57 MeV (2¯) resonance, the literature discusses which orbital angular momentum quantum value (l=1 or l=3) is true. We used both of the values in our analysis, and although no significant difference in the results has been observed at the region of 16.57 MeV (2¯) resonance, we have obtained a better fit with l=3 values at high energy region effected by the tail of this resonance.
The double detector coincidence spectra of the p(11B, α1)8Be* reaction at energies of 1.78 MeV and 10 MeV were obtained by the R Matrix method and compared with the experimental data. The single detector spectrum of the 11B(p, α1)8Be* reaction was obtained at an energy of 300 keV and compared with the experimental data.
The phase shift values of α-α scattering at some energies were obtained using experimental DCS data. Based on the calculated phase shift values, the channel radius (a0) and reduced width (γ_λ^2) parameters for some angular momentum numbers (l) of the α-α pair are found. 
The DCS values of α-α scattering at various angles and energies were calculated and fitted to the experimental data to determine the energy value, spin value, parity and decay mechanism of the first two energy levels of the 8Be nucleus.
Some experimental preparations have been made for the kinematic investigation of the 11B(p,3α) reaction at a resonance energy of 163 keV. A new scattering chamber has been designed and fabricated. The control unit of the J-15 accelerator has been simplified. The vacuum unit and cooling unit have been renewed. The necessary data acquisition setup for the acquisition of the coincidence spectrum has been installed and tested. However, the experiment could not be finalised due to the continuous failure of the ion source and high voltage source of the accelerator and the inability to operate at the desired stability.