KIEROWNIK ZADANIA: dr Jan Woźniak

WSPÓŁPRACA:
           ZPE WFITJ AGH;
           IFJ im. H.Niewodniczańskiego w Krakowie;
           ZIBJ Dubna, Rosja;
           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 2003 kontynuowano we współpracy z w.w. ośrodkami prace w zakresie fizyki atomów mionowych, dotyczące w szczególności rozpraszania atomów dμ, tμ i pμ w zestalonych mieszaninach izotopów wodoru oraz wybranych procesów mionowych w helu i mieszaninach helu i deuteru. 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 i preprintach (materiały w załączeniu).
Oto szczególowa problematyka prac:

Badania reakcji z udziałem atomów mionowych

• Wyniki badania rozpraszania μ-atomów w sieci krystalicznej zestalonego wodorze uzyskane w ramach współpracy TRIUMF-DUBNA-FRIBOURG-CRACOW opublikowano w Physical Review A [1]. Stwierdzono doświadczalnie i objaśniono teoretycznie m.in. znaczny wpływ struktury zestalonego wodoru, objawiający się w silnej emisji zimnych pμ z cienkich warstw zestalonego wodoru w postaci wiązek atomowych. Kontynuowana jest analiza danych doświadczalnych dotyczących efektu Ramsauera-Townsenda w zderzeniach dμ+p i tμ+p.
  
• Celem badań wykonywanych w ramach współpracy FRIBOURG-DUBNA-PSI-CRACOW (eksperyment R-98-02//Paul Scherrer Institute) jest 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 μ^-+³He  → p+n+n + n_μ,   μ^-+³He  → d+n + n_μ oraz rozkładów energii protonów i deuteronów powstających w tych reakcjach. 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.
  Wyniki analiz opublikowano preprintach [1,2] i przesłano do publikacji w Physical Review A (jedna z prac jest już przyjęta).

• Przedmiotem kontynuowanych badań były reakcje syntezy dd i pd dla energii zderzeń niższych niż 6 keV, t.j. w obszarze energii praktycznie niedostępnym dla tradycyjnej metodyki akceleratorowej z uwagi na małe przekroje czynne reakcji. Praca była wykonywana we współpracy DUBNA-TOMSK-KRAK/OW przy wykorzystaniu plazmowej techniki Z-pinchu, w oparciu o wysokoprądowe generatory jonów w High Current Electronics Institute, Tomsk (SGH, amplituda prądu 950 kA, czas trwania impulsu 70 ns; MIG, I= 1.5 MA).
  W dalszym ciągu rozwijano metodę odwrotnego Z-pinch'u zarówno pod kątem metodyki pomiarowej, jak i analizy eksperymentów. Rezultaty badań dotyczących oddziaływania zderzających się strumieni plazmy opublikowano w Plasma Physics Reports [3]. Wyniki pomiarów astrofizycznego S-factor'a i przekroju czynnego reakcji reakcji dla energii zderzeń 3.7 eV (S = 52.8 keV·barn, σ = 1.3·10^-30 cm²) przedstawiono w publikacji w Physics of Atomic Nuclei [2]. Dla reakcji syntezy pd skompletowano i przetestowano aparaturę diagnostyczną i wykonano pierwsze pomiary testowe na akceleratorze MIG.
  Praca będzie kontynuowana.
  

PUBLIKACJE 2003

                             Czasopisma:

1. J. Woźniak, A. Adamczak, G.A. Beer, V.M. Bystritsky, M. Filipowicz, M.C. Fujiwara, T.M. Huber, O. Huot, R. Jacot-Guillarmod, P. Kammel, P.E. Knowles, A.R. Kunselman, G.M. Marshall, F. Mulhauser, A. Olin, C. Petitjean, T.A. Porcelli, L.A. Schaller, V.A. Stolupin and J. Zmeskal, Scattering of pμ muonic atoms in solid hydrogen, Phys. Rev. A68 (2003) 062502

2. Vit.M. Bystritskii, Vyach.M. Bystritsky, V.V. Gerasimov, A.R. Krylov, S.S. Parzhitski, F.M. Penkov, O.M. Shvyryaev, V.A. Stolupin, G.N. Dutkin, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, J. Woźniak, G.A. Mesyats, Vit.M. Bystritskii, V.I. Makhrin, and N.A. Ratakhin, Measurement of the Astrophysical S-Factor for dd Interaction at Ultralow Deuteron-Collision Energies Using Inverse Z Pinch, Physics of Atomic Nuclei, 66, 9 (2003) 1683 (english translation from Yadernaya Fizika, 66, 9 (2003) 1731)

3. G.N. Dudkin, B.A. Nechaev, V.N. Padalko, V.M. Bystritsky, V.A. Stolupin, Vit.M. Bystritskii, J. Woźniak, Generation and Interaction of Intense Counterpropagating Plasma Flows, Plasma Physics Reports, 29 (2003) 657 (english translation from Fizika Plazmy, 29 (2003) 714)

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, http:/źxx.lanl.gov, arXiv preprint nucl-ex//0307020, 2003; Phys. Rev. A, accepted in November 2003 for publication

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, http://xxx.lanl.gov, arXiv preprint nucl-ex//0312018, 2003; submitted to Phys. Rev. A