利用轻离子诱发直接核反应在CSRe内靶上开展放射性束物理实验的研究

Inverse kinematics Measurements is an important experiment method for the studies of the nuclear structure of exotic nuclei. Many unique phenomenon could be measured by the light-ion induced direct reactions in inverse kinematics. Comparing to the wide discovery potential, the choice of the experiment techniques is very limited. Cooling storage ring and internal targets can lead to substantial advantages over external target experiments, in particular for direct reaction experiments in inverse kinematics at very low momentum transfer. With the help of this project, the studies in design and optimization of the semiconductor detector system for the detection of recoils from gas-jet targets in the ultra high vacuum (UHV). The detector is expected to measure the recoil protons with the energy down to several decades keV and with the energy resolution better than 25 keV and the angular resolution of 0.5 degree. The studies of the in-ring detector system could explore the feasibility of the exotic nuclei structure studies in the storage ring, and accumulate the experience about the detection techniques in the UHV environment.

利用放射性束流轰击轻靶的逆运动学测量是研究奇异核结构性质的重要实验方法，很多奇特的物理现象都可以通过轻离子诱发的直接核反应来测量。面对广阔的研究前景，相应的实验手段却十分有限。目前国际上主要采用的外靶和活性靶实验存在束流纯度低、束流利用率低等不足。重离子冷却储存环可以将放射性束流储存并循环利用，而气体内靶具有较小的靶密度，对于测量大散射角上携带重要物理信息的低能反冲靶核十分有利。本课题拟采用大面积无窗硅微条和厚半导体探测器设计研制一套原理样机，以实现对低能反冲离子进行鉴别并测量其能量和微分截面，该探测系统预计可测量能量低至几十keV的反冲质子，能量分辨好于25 keV，角分辨好于0.5度。同时还可满足在超高真空环境中耐烘烤和低出气率的要求。对该探测系统进行相关束流测试，可以对CSRe内靶上开展直接核反应实验进行探索性研究，并为研究超高真空中半导体探测技术积累宝贵经验。

利用放射性束流轰击轻靶的逆运动学测量是研究奇异核结构性质的重要实验方法。利用重离子冷却储存环和气体内靶开展核反应实验的新方法对于研究一些关键核反应问题具有重要意义。在本项目的支持下，项目组开展了CSRe内靶核反应这种全新实验方法的研究工作。首先，自主研发了可在储存环超高真空环境中（10^10 mbar）使用的硅条探测器，经过真空烘烤，能量分辨仍好于0.7%（FWHM）。实现了关键技术突破，填补了国内空白。项目组建立了CSRe内靶核反应实验平台，并利用自主研发的超高真空硅条探测器，在CSRe上成功开展了首次内靶核反应实验。高效测量了58Ni的质子弹散微分截面，分析数据得到58Ni原子核的rms半径为3.74(13) fm。成功发展了一种在CSRe内靶上高效测量奇特核物质分布半径和光学势参数的新方法。将该领域研究范围拓展到中重质量核区，为将来在CSRe内靶上开展其他直接核反应实验研究奠定了基础。