9 Z 4, pp. 997∼1006

(1)

9 Z 4, pp. 997∼1006

> þ â Ò Þ üÌ ¦ R} ºÄ k È ù p § T Ó Þ X ¢ ¹ Å« o{ ¿ ? m Ö « ¤X N Ë ú n Þ ß e È û s ÚM = k4 ì Å

' Ö < ç ¡( 8

ñ" f@ / < Æ § n Û ¼e ¦ Y Us / B N < Æõ , í ß 336-795 (2010¸ 8 Z 4 20{ 9 ~ Ã Î6 £ §, 2010¸ 9 Z 4 14{ 9 > F S X & ñ )

Ä

ºo H Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x` ¦ 6 x ô Ç Ù þ ½ ¨ ¸ x 9 ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ_ þ j H ½ ¨ 1 l x ¾ Ó` ¦ 7 H " f s Qô Ç ½ ¨

\

¦ 0 Aô Ç % i 1 l x§ 4 < Æ ^ > \ É r ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x \ & h ½ + Ëô Ç × æ Ø ¦ ^ > [ O > \ ¦ è> h % i . Ø ¦ ^ > H

×

¦ Á º] (+ þ Az ´o B H Ø ¦ l , z ´o B H Ø ¦ l x 9 e ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l 1 p x Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &% 3 ¦ ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x Ü ¼ ÐÂ Ò'

¸ H { 9 [ þ t _ ∆E − E ó ø ÍZ > õ < Êa y ì r í 8 £ ¤& ñ s 0 p x ¸2 ¤ [ O > ÷ &% 3 . Ä ºo H Ù þ { © c \

-t 50 MeV\ " f_ p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li ì ø Í6 £ x` ¦ × þ # s Qô Ç Ø ¦ l ^ > \ " f_ z ´+ « > 0 p x$ í ` ¦ 7 H _ -º ú

Ð r Ð 3 x ? /l \ ¦ : x # S X % i .

Ù þ

d # Q: B) 1 l x 0 A" é ¶ èc , ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x, z ´o B H Ø ¦ l , × ¦ Á º] ((0 Au y + þ A)z ´o B H Ø ¦ l , × æ$ í ² ú Á ºo Ù þ , Z O Ã

º, 7 H _ -º ú Ð r Ð 3 x ? /l

A Multi-Detector System for Transfer Reaction Measurements with Rare Isotope Beams (RIB)

Chang-Bum Moon ^∗

Department of Display Engineering, Hoseo University, Asan 336-795 (Received 20 August, 2010 : accepted 14 September, 2010)

We present the design of a multi-detector system for measuring nuclear transfer reactions on unstable nuclei in inverse kinematics, along with a survey on nuclear physics programs with rare isotope beams, and we address a variety of questions in nuclear structure and nuclear astrophysics.

The system aims at measuring angular differential cross sections by identifying recoiled particles with ∆E − E telescopes consisting of Si detectors with double-sided stripes, Si detectors, and plastic scintillator counters. We give some results of Monte Carlo simulations, which illustrate the possibility of using our detector system to study the p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li reaction at E

lab

= 50 MeV/nucleon.

PACS numbers: 25.60.-t, 25.40.Hs, 29.30.Ep, 29.40.Wk, 24.10.Eq

Keywords: Rare Isotope Beams (RIB), Transfer Nuclear Reactions, Stripes Si detector, Si detector, Neutron halos, Magic numbers, Monte Carlo simulation

∗

E-mail: [email protected]

-997-

(2)

-998- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸ 9 Z 4

I. " e Â ] Ø

þ

j H [ þ t # Q Ä ºo \ " f H × æ s : r 5 Å q l ½ ¨» ¡ ¤ \ @ /ô Ç

7 H _ Ö ¸ µ 1 Ï > > h÷ &# Q ¸ ¦ e . s H & ñ Â Ò\ _ ô Ç õ

< Æq Ý ¼m Û ¼6 \ à Ô \ O \ e # Q © × æ כ ¹ô Ç ² D G & h l

í ½ ¨r [ O _ á Ô ½ ¨» ¡ ¤ s ¦ ½ + É Ã º e [1,2]. s Q ô

Ç × æ s : r 5 Å q l H Ð: x _ î ß & ñ ) a Ù þ 7 á x c ` ¦ ë ß [ þ t # Q ? /

H כ Ð Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x Ü ¼ Ð s À Ò# Q c , 7 £ ¤ B) 1 l x 0 A" é ¶

èc (Rare Isotope Beam, s Ê ê RIB ¦ ¸ Â ÒØ Ôl Ð ô Ç

)` ¦ Ò q tí ß # [ j> & h Ü ¼ Ð â Ô q t§ 4 e H 5 Å q l ½ ¨ r [ O

` ¦ ½ ¨» ¡ ¤ H X < Å Ò ) a % i ½ + É` ¦ ½ + É כ Ü ¼ Ð l @ /÷ & ¦ e .

5 Å q l ½ ¨» ¡ ¤ õ Ö ¦ Q s \ Ã ºì ø Í÷ & H © × æ כ ¹ô Ç כ s

5 Å q l r [ O ` ¦ Ö ¸6 x ½ + É s 6 x ¹ ¢ ¤$ í õ s 6 x [ þ t \ _ ô

Ç ½ ¨ Ö ¸$ í os . s \ & ³F ‘ B) 1 l x 0 A" é ¶ è 5

Å

q6 x × æ s : r 5 Å q l Ö ¸6 x ½ ¨ r [ O x 9 s 6 x ¹ ¢ ¤$ í ï õ ]

j × æ s : r 5 Å q l > h¥ Æ [ O > \ O (2010. 3. 10 - 2010. 11.

9) _ { 9 ¨ 8 Ü ¼ Ð ' × æ \ e . s 6 x Õ ªÒ ¨ \ e # Q Ù þ Ó

ü

t o < Æ ì r \ " f H Ù þ ½ ¨ ¸ (nuclear structure)ü < ;^ Ù þ Ó

ü

t o < Æ(nuclear astrophysics) % ò % i ` ¦ × æd Ü ¼ Ð Ö ¸ µ 1 Ï >

½ ¨Å Ò] j\ @ /ô Ç > h¥ Æ [ O > \ ¦ ' × æ \ e .

RI c É r î ß & ñ " é ¶ è Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x, 7 £ ¤ ~ ½ Ó $ í Ù þ

7 á x \ _ ô Ç s : rc ` ¦ _ p ô Ç . " f s ] j t H :

x © & h Ü ¼ Ð Radioactive Ion Beam (% i r RIB ¦ Â Ò 2

£ §) Ü ¼ Ð Ô ¦ o # Q M ® o . s Qô Ç RIB H ß ¼> ¿ º t ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð Ò q tí ß ) a . Õ ª × æ W (fragmentation)

~

½ ÓZ O Ü ¼ Ð Ù þ ( z ´ © | 9 | ¾ Ó) { © \ -t 100 MeV (MeV/nucleon s 9 s Qô Ç \ -t \ ¦ A MeV Ð ³ ðl

l Ð ô Ç . # l " f A H | 9 | ¾ ÓÃ ºs . Å Ò MeV/u Ð

³

ðl ÷ & & h ] X ô Ç ³ ð & ³ É r m ) s © ÷ & H î ß & ñ c

`

¦ ³ ð& h \ M : 9 Å Ò Ð { 9 { 9 L :# Q4 R ¸ H Ù þ 7

á

x × æ : £ ¤& ñ _ s : r` ¦ r | 9 5 Å q r & ë ß H . @ /³ ð& h r

[ O Ð H { 9 : r s o < Æ ½ ¨ è(RIKENs ¦ Â ÒØ Ô 9 s

H s o < Æ é ß # Q × æ ô Ç Îü < ½ ¨ è_ Ø_ { 9 : rd ô

Ç µ 1 Ï6 £ §` ¦ ö ø Í " î g As )_ RIPS(RIKEN Projectile- fragmentation Separator) ü < D h Ðî r BigRIPS r [ O [3], á

Ô| ½ ÓÛ ¼ GANIL(Grand Acc´el´erateur National d’Ions Lourds) ½ ¨ è_ LISE(Ligne d’Ions Super Epluches;

Line of Super Stripped Ions) ü < D h Ðî r SPIRAL(Syst` eme de Production d’Ions Radioactifs en Ligne)-2 r [ O [4], 1

l q{ 9 GSI (Gesellschaft f¨ ur Schwerionenforschung mbH) _

FRSü < D h Ðî r FAIR r [ O [5], p ² D G \ " f | [ O \ V& ñ FRIB(Facility for RIBs) r [ O [6] 1 p x s Ä »" î . É r

H ISOL (isotope separator on-line) l Õ ü t Ð 50 MeV s

© s ÷ & H Z } É r À Ó\ ¦ ° ú H ª $ í c ` ¦ 6 x # s : r

"

é

¶(ion source)` ¦ ë ß [ þ t ¦ s \ ¦ F 5 Å q r v H ~ ½ ÓZ O s

. @ /³ ð& h r [ O s CERN_ ISOLDE r [ O s . þ j H

\

H H TRIUMF(Tri-University Meson Facility)_ ISAC(Isotope Separator and ACelerator)-2 r [ O [7]s y F

g ~ Ã Î ¦ e .

0 Aü < ° ú É r r [ O \ " f Ò q t$ í ÷ & H RIB[ þ t É r Ù þ Ó ü t o < Æ\ e

#

Q © × æ כ ¹ô Ç % ò % i Ù þ ½ ¨ ¸ [8]ü < ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ ½ ¨ [9] \ t @ /ô Ç / B N ³` ¦ ¦ e . s M : RIB\ ¦ s 6 x ô Ç Ù þ ½ ¨

¸_ ½ ¨ü < ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ ½ ¨\ e # Q | כ ¹ > 6 x

÷

& H Ù þ ì ø Í6 £ x × æ _ ² ú ì ø Í6 £ x(transfer reactions) s

. ² ú ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç & ñ S X ô Ç 8 £ ¤& ñ É r Ù þ ì ø Í6 £ x { 9 [ þ t \ @ / ô

Ç Ø ¦ 0 p x§ 4 õ f ] X © ' a s ÷ & 9 " f Ø ¦ l ^ >

×

æ כ ¹ . : r ½ ¨ H ² ú ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç ì ø Í6 £ x é ß & h õ y ì

r í\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 Aô Ç × æ Ø ¦ l ^ > \ ¦ ½ ¨» ¡ ¤ l 0 A ô

Ç > h¥ Æ [ O > \ × æ& h ` ¦ é H .

II. ö n ÚP X ì Ä 9 0ß O Ë

RIB H Ù þ Ó ü t o < Æ r\ D h Ðî r t ¨ î ` ¦ \ P # QÅ Ò% 3 .

Fig. 1 É r RIB \ _ ô Ç Ù þ Ó ü t o < Æ ' a d Å Ò] j[ þ t` ¦ Ù þ ¸

³

ð(Chart of the Nuclides)\ ¦ 6 x # Õ ª 9 : r כ s .

Å

Ò Ð Ù þ ½ ¨ ¸ü < ;^ Ù þ Ó ü t o ì r \ ¦ ? / ¦ e . RIB _

1 p x © É r Ù þ ¸³ ð © \ e # Q î ß & ñ c ` ¦ t ¦" f H ¸$ y

½ ¨\ ¦ t 3 l w H % ò % i \ ì r í ) a ª $ í õ e ç Ù þ 7 á x õ

× æ$ í õ e ç Ù þ 7 á x[ þ t _ ½ ¨ ¸ ½ ¨\ ¦ 0 p x > % i ` ¦

÷

r ë ß m " é ¶ è[ þ t _ l " é ¶` ¦ ½ ©" î H X < S \ l & h µ 1 Ï ó

ø Í` ¦ º K Å Ò ¦ e .

î

ß & ñ \ " f % ò % i , 7 £ ¤ Ù þ [ þ t _ ½ + Ës # ~ 1 > Ô

æ õ | ¨ c Ã º e H | 9 | ¾ Óì r í % ò % i ( ¥ y drip lines Â ÒØ Ô 9 s \ ¦ 1 p s H Ü ¼ Ð K $ 3 # Â ÒØ Ôl ¸ ô Ç . Õ ª Q ‘1 p s

ï_ _ p Ó ü t ~ ½ ÓÖ ¦ s b # Q H _ p ¸ e t ë ß ¸K

\

¦ Ô ¦ Q{ 9 Ü ¼~ ´ % i s ¦ ½ + É Ã º e . ‘% ïs ¦ Â

ÒØ Ôl \ ¦ ] jî ß ô Ç )\ " f_ Å Ò ) a Ó ü t o < Æ É r 6 £ § õ ° ú .

×

æ$ í ¢ ¸ H ª $ í ² ú Á ºo (neutron or proton halos),

×

æ$ í x Â Ò (neutron skins), ,

| 9 î ß & ñ o (shell stabilization), ,

| 9 { j Ë µ Ô æ õ ( Z O Ã º Ô æ õ , vanishing of shell closures),

í + þ Aõ F G í + þ A & ³ © (superdeformation and hyper- deformation).

Figure 2 H 0 Aü < ° ú É r & ³ © [ þ t s H Ù þ 7 á x[ þ t \ e

#

Q | 9 | ¾ ÓÃ º 40 s _ % ò % i ` ¦ Ð# Å Ò H Ù þ ¸³ ðs .

0 Aü < ° ú É r Ó ü t o & h & ³ © [ þ t` ¦ ½ ©" î l 0 Aô Ç ì ø Í6 £ x[ þ t É r

ª . 7 £ ¤ ò ø Í$ í x 9 q ò ø Í$ í í ß ê ø Í ì ø Í6 £ x (elastic or in-

elastic scatterings), < Ê É r Ñ ü t Ù þ ² ú ì ø Í6 £ x (one

(3)

Fig. 1. Schematic drawing of nuclear physics with rare isotope beams (RIBs). Various transfer reactions with RIBs provide the only access to the very neutron rich or the proton rich regions.

Fig. 2. Section of the chart of the nuclides showing exotic nuclei with nuclear halos and skins and the change of magic numbers.

or two nucleon transfer reactions), × æÙ þ ² ú ì ø Í6 £ x (multi-nucleon transfer reactions), Ù þ Ö 6 x ½ + Ë7 £ x µ 1 Ïì ø Í6 £ x (nu- clear fusion-evaporation reactions) 1 p x s . : £ ¤ y ;^ Ù þ Ó

ü

t o < Æ\ " f × æ כ ¹ô Ç Z > ? /Â Ò\ " f_ Ù þ ¸$ í \ ' a # ÷ & H ì

ø Í6 £ x É r Ù þ Ö 6 x ½ + Ëì ø Í6 £ x _ { 9 7 á x ª $ í < Ê É r · ú í S \ ì ø Í 6

£ x(proton or alpha capture reactions) \ _ K t C ) a .

;^ Ù þ Ó ü t o < Æ\ " f_ RIB\ ¦ s 6 x ô Ç ½ ¨ Å Ò] j[ þ t` ¦ ¶ ú (

R Ð 6 £ § õ ° ú : ò ø Í è·í ß è·| 9 è í H¨ 8 õ & ñ (CNO Cy- cle) x 9 Õ ª s © í ß è·W 1 : r Ù þ ½ + Ë$ í \ " f_ \ P Ù þ ì ø Í6 £ xÖ ¦ 8 £ ¤

&

ñ , É r ª $ í í S \ õ & ñ (rp-process)\ É r ª $ í õ

e ç Ù þ 7 á x[ þ t _ Ù þ ¸$ í â Ð, Ö ¼ 2 ; × æ$ í í S \ õ & ñ (s- process) \ É r î ß & ñ Ù þ H % 1 l x 0 A" é ¶ è[ þ t _ > r F q ,

É

r × æ$ í í S \ õ & ñ (r-process)\ _ ô Ç × æ$ í õ e ç Ù þ

¸$ í [9]. ò ø Í è·í ß è·| 9 è í H¨ 8 õ & ñ x 9 Õ ª s © í ß è·W 1 : r Ù þ

½ + Ë$ í \ " f_ \ P Ù þ ì ø Í6 £ xÖ ¦ õ s \ Ã ºì ø Í÷ & H \ -t " é ¶ ;

É

r Å Ò Ð Ã º è I ¹ ¡ § x 9 ó ¡ µ ¢ § I ¹ ¡ § \ P Ù þ ì ø Í6 £ x Ü ¼ ÐÂ Ò' : r

. 7 £ ¤ ª $ í < Ê É r · ú { 9 \ _ ô Ç í S \ ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð Fig.

2 \ ³ ðr ) a ª $ í ² ú Á ºo Ù þ 7 á x[ þ t _ % ò % i õ # QÖ ¼& ñ ¸ { 9 u

l ¸ ô Ç .

Õ

ª X < \ P Ù þ ì ø Í6 £ xÖ ¦ É r è0 A ¸Ú Ô : r ¸ % ò % i s

(4)

-1000- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸ 9 Z 4

#

Å Ò Ð Ã ºz \ " f Ã ºÑ þ keV (CM \ -t ) \ " f_ ª $ í

< Ê É r · ú í S \ ì ø Í6 £ x` ¦ _ p H X < s â Ä º ì ø Í6 £ x é ß

& h s F G ¸ Ð ± ú -µb < Ê É r nb -c _ [ jl Ã ºz µA s

© s ÷ &t · ú §Ü ¼ (p, γ), (α, γ), (α, p) 1 p x _ ì ø Í6 £ xÖ ¦ 8 £ ¤

&

ñ É r Ô ¦ 0 p x ô Ç â Ä º ´ ú § . " f Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x[ þ t \ @ / ô

Ç f ] X & h \ P Ù þ ì ø Í6 £ xÖ ¦ 8 £ ¤& ñ É r F G y # Q 9î r z ´& ñ s .

s

\ ¦ F G4 ¤ H U ´s ² ú ì ø Í6 £ x` ¦ s 6 x ô Ç ç ß ] X & h 8 £ ¤& ñ

~

½ ÓZ O s . 7 £ ¤ ² ú ì ø Í6 £ x \ _ K ' a d Ù þ 7 á x _ í S \ ì ø Í6 £ x H

%

\ -t ï r 0 A ½ ¨ ¸\ ¦ ¶ ú x H כ s . s Qô Ç â Ä º & h ] X

ô Ç ² ú ì ø Í6 £ x` ¦ s 6 x ª $ í í S \ ì ø Í6 £ x \ f ] X & h Ü ¼

Ð ' a # ÷ & H 4 ¤ ½ + ËÙ þ _ \ -t ï r 0 A µ 1 Ï| É r Ó ü t : r ì rF g < Æ

(spectroscopic factor)\ ¦ ½ ¨½ + É Ã º e ¦, s ÐÂ Ò' í S \

ì ø Í6 £ xÖ ¦` ¦ Ä » ¸½ + É Ã º e > ) a . s Qô Ç ] X H` ¦ & h H& h d

¦ ´ ú » ¡ § > Ã º(Asymptotic normalization coefficient; ANC)

~

½ ÓZ O s ¦ Â Ò É r . " f ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ ì r _ Ù þ ì ø Í6 £ x

½ ¨\ e # Q" f ¸ < Ê É r Ñ ü t Ù þ ² ú ì ø Í6 £ x _ % i ½ + És

@

/é ß y × æ כ ¹ô Ç ] ` ¦ t ô Ç . \ V\ ¦ [ þ t ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ

\

" f × æ כ ¹ô Ç

¹⁸

Ne(α,p)

²¹

Na _ ì ø Í6 £ xÖ ¦` ¦

²⁴

Mg(p, t)

²²

Mg [10] \ _ K ç ß ] X & h Ü ¼ Ð % 3 l ¸ ô Ç . " f ;^ Ù þ Ó ü t o

< Æ x 9 ;ë H < Æ\ " f © × æ כ ¹ô Ç y

⁴⁴

Ti Ù þ ¸$ í \

'

a # ÷ & H

⁴⁵

V(p, γ)

⁴⁶

Cr ì ø Í6 £ x É r

⁴⁸

Cr(p, t)

⁴⁶

Cr ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð,

44

Ti(α, p)

⁴⁷

V ì ø Í6 £ x É r

⁵⁰

Cr(p, t)

⁴⁸

Cr ì ø Í6 £ x \ _ K 8 £ ¤& ñ s Ô

¦ 0 p x ¦ # t ~ ì ø Í6 £ xÖ ¦` ¦ \ V8 £ ¤ K ^ ¦ Ã º e .

III. ú n ÞV R Ë « o ¤P { ¿ ? ºÑ ÷ ¤ ú n ÞV R Ë

¹

Å« o m Ö «

1.

¹¹

Li(p, t)

⁹

Li m Ö « 4 m

² ú ì ø Í6 £ x × æ (p, t) ì ø Í6 £ x É r 6 £ § õ ° ú É r × æ כ ¹ Ó ü t o & h ½ ©

"

î \ Ä »6 x : × æ$ í õ e ç Ù þ 7 á x _ × æ$ í ² ú Á ºo \ ¦ s À

Ò H ¿ º× æ$ í © ñ 6 x Ã Ð , ª $ í õ e ç Ù þ 7 á x ½ ¨ ¸

Ã

Ð . \ V\ ¦ [ þ t @ /³ ð& h × æ$ í ² ú Á ºo Ù þ

¹¹

Li _ ² ú Á

ºo 5 Å q$ í ` ¦ l 0 AK " f H ² ú Á ºo \ ¦ s À Ò H ¿ º> h _

× æ$ í \ @ /ô Ç © ñ 6 x õ Õ ª\ É r 1 l x < ÊÃ º $ í | 9

½

©" î s ì ø Í× ¼r 9 כ ¹ . Ù þ d ` ¦ s À Ò H

⁹

Li` ¦ × æd Ü ¼ Ð

¿

º> h_ × æ$ í ¾ ú > · ¡ # Q u Ç ¨( © ` ¦ s À Ò H ¿ º

>

h_ % ! 3 í Ä »1 l x © I \ ¦ Ä »t H t m ¿ º> h _

× æ$ í _ 1 l qw n & h Ü ¼ Ð î r1 l x 9 ² ú Á ºo \ ¦ s À Ò

H t \ @ /ô Ç & ñ Ð H (p, t) ² ú ì ø Í6 £ x \ É r y ì r í 8 £ ¤& ñ

`

¦ : x # % 3 ` ¦ Ã º e . s \ @ /ô Ç z ´+ « >s þ j H H TRIUMF \ " f z ´r ÷ &% 3 [11]. 6 x ) a

¹¹

Li c _ \ - t

H 3A MeV (33 MeV), c _ [ jl H ¨ î ç H 2500 pps\ ¦ Ä

»t % i . s z ´+ « > õ ¿ º> h_ ² ú Á ºo × æ$ í H y © ô Ç

Fig. 3. Differential angular cross sections for

⁷

Li(p, t)

⁵

Li at E

p

= 43.7 MeV,

⁹

Be(p, t)

⁷

Be at E

p

= 43.7 MeV and 72.0 MeV.

Fig. 4. Differential angular cross sections for

⁹

Be(p, t)

⁷

Be and

⁹

Be(p, t

⁰

)

⁷

Be

^∗

at E

p

= 50 MeV [13].

½ + Ë$ í © ñ 6 x` ¦ H כ Ü ¼ Ð K $ 3 ÷ &% 3 . Õ ª Q z ´ +

« > y ì r í õ \ ¦ Ø æì r y [ O " î K Å Òt H 3 l w % i . ¢ ¸ô Ç s

Qô Ç (p, t) ì ø Í6 £ x É r ª $ í õ e ç Ù þ 7 á x _ ½ ¨ ¸ ½ ©" î \ Å

Ò & h ½ + Ë . \ V\ ¦ [ þ t ª $ í õ e ç Ù þ 7 á x × æ

¹²

O Ù þ _

½

¨ ¸ ½ ¨ H RIB

¹⁴

O Ù þ 7 á x` ¦ 6 x #

¹⁴

O (p, t)

¹²

O _

ì ø Í6 £ x` ¦ : x 0 p x [12].

Ä

ºo H # l " f × æ$ í ² ú Á ºo Ù þ 7 á x × æ © ´ ú §s

½

¨÷ & H

¹¹

Li Ù þ \ @ /ô Ç (p, t) ì ø Í6 £ x ½ ¨\ í& h ` ¦ ´ ú Æ Ò l

Ð x . : r ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç z ´+ « >s · ú ¡\ " f / å L ô Ç@ / Ð TRIUMF \ " f z ´r ÷ &l H % i t ë ß ² ú ì ø Í6 £ x \ e # Q & h

½

+ Ëô Ç \ -t # 3 0 A H m % 3 . : r ½ ¨\ " f À Ò ¦

H \ -t % ò % i É r 50A MeV Ð ² ú ì ø Í6 £ x 8 £ ¤& ñ \ " f ©

(5)

Fig. 5. DWBA calculations for the angular distributions of the

⁹

Be(p, t)

⁷

Be reaction at E

p

= 50 MeV. It is noted that angular momentum transfer assume to be ∆1 = 2.

&

h

] X ô Ç # 3 0 A_ \ -t \ 5 Å q ô Ç . Ä ºo H \ V © y ì r íü <

Õ

ª\ É r é ß & h ` ¦ · ú Ðl 0 AK s \ -t Â Ò H \ " f z

´r ) a

⁷

Li õ

⁹

Be \ @ /ô Ç (p, t) ì ø Í6 £ x z ´+ « >` ¦ Ã Ð ¦ Ð % i

. Fig. 3 É r

⁷

Li(p, t)

⁵

Li,

⁹

Be(p, t)

⁷

Be ì ø Í6 £ x _ ª $ í \

-t 43.7 MeV\ " f_ í ß | Ã Ìy ¸\ @ /ô Ç p ì r é ß & h / B G

` ¦ · p . 60

^◦

H % \ " f 0.1 mb/sr_ ß ¼l \ ¦ ° ú

¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e .

Õ

ªo ¦ Fig. 4 H

⁹

Be(p, t)

⁷

Be ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç ª $ í \ - t

50 MeV\ @ /ô Ç y ì r í ¸s [13]. # l \ " f H

⁷

Be _ ' Í

[ þ t> p u \ -t 4.57 MeV\ @ /ô Ç õ ¸ ü < e . s

õ \ ¦ [ jy ¶ ú ( R Ð 60

^◦

s © _ y ì r í H 0.1 - 0.01 mb/sr & ñ ¸_ é ß & h ` ¦ ° ú ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e .

Ä

ºo H s Qô Ç

⁹

Be(p, t)

⁷

Be ì ø Í6 £ x \ @ / # DWBA(distorted wave Born approximation) > í ß

`

¦ z ´r ¦ z ´+ « > õ ü < q § ì r$ 3 % i . Õ ªo ¦ s \ ¦

½ ÓÜ ¼ Ð E

^p

= 50 MeV \ " f_

¹¹

Li(p, t)

⁹

Li ì ø Í6 £ x é ß & h

`

¦ > í ß % i . Õ ª õ \ ¦ Fig. 5 \ ? /% 3 . # l " f

² ú \ ' a # ÷ & H ¿ º-× æ$ í (di-neutron) H Õ ª 1 l x < ÊÃ º

2s

1/2

, 1p

_1/2

1 p x` ¦ | 9 Ã º e H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e .

Õ

ªa Ë >\ è ß õ H ² ú î r1 l x | ¾ Ó o ∆l = 2

â

Ä ºs . s

1/2

s 9 ∆l = 0 â Ä º y ì r í H Ð Ø

Ô> y è÷ & H â ¾ Ó` ¦ Ðs 9 50

^◦

H % \ " f U · É r Y J l

\ ¦ s À Ò H + þ AI \ ¦ t H כ Ü ¼ Ð ì r$ 3 ÷ &% 3 .

2.

¹¹

Li (p, t)

⁹

Li m Ö « ÷ m Ç] M ö

Fig. 6. Schematic drawing of the RIPS at RIKEN and

11

Li beam profiles for the (p, t) reaction at E

lab

= 50A MeV.

&

³z ´& h , 7 £ ¤ ] X H$ í õ / B N1 l x ½ ¨ ` ¦ ¦ 9K ^ ¦ M :

: r ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç z ´+ « > É r { 9 : r RIKEN _ 5 Å q l r [ O × æ RIPS r [ O [14]` ¦ s 6 x H כ s © & h ½ + Ë ¦ ó ø Íé ß

)

a . " f RIPS r [ O \ K { © ÷ & H \ -t \ ¦ Y J : r ì ø

Í6 £ x \ @ /ô Ç s : r& h > í ß õ s \ É r Ø ¦ l ^ > [ O > ü

< z ´+ « >\ @ /ô Ç r Ð 3 x ? /l (simulations)\ ¦ % i .

6 £ § _ Õ ªa Ë > É r RIPS ü < : r ½ ¨\ " f À Ò H

¹¹

Li c _ Ò q

t$ í \ @ /ô Ç > h| Ä Ì ¸s .

¹¹

Li c ` ¦ Ò q t$ í r v l 0 Aô Ç 1 c

Ü ¼ Ð H

¹⁸

O` ¦ s 6 x ô Ç . s Qô Ç

¹⁸

O c s 100A MeV

\ -t \ ¦ t ¦

⁹

Be ³ ð& h ` ¦ M :o { 9 c s L :t

"

f (fragmented) ª ô Ç Ù þ 7 á x[ þ t s ë ß [ þ t # Q . s M : 1 c

_ [ jl H 100 pnA s © ` ¦ Ä »t ô Ç . ' Í P : s × æF G

$ 3 (D1)\ _ K 1 & h Ü ¼ Ð

¹¹

Li s : r` ¦ × þ # | 9 5 Å q

`

¦ ô Ç 6 £ § Al y 5 Å q l (degrader)\ ¦ : x # \ -t \ ¦ y 5 Å q r

v ¦ r 2 s × æF G $ 3 (D1)\ _ K " é ¶ H \ -t

\

¦ ° ú H

¹¹

Li c ` ¦ × þ ô Ç . Õ ªo ¦ F2ü < F3\ [ O u ) a e

¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l \ _ ô Ç r ç ß & ñ Ð, 7 £ ¤ q ' r ç ß (Time of Flight; TOF) \ É r & ñ Ðü < \ -t < Hz ´\ É r & ñ Ð

\

¦ : x # í H Ã ºô Ç c ` ¦ % 3 > ) a . s M : Ò q t$ í ) a

11

Li c _

[ jl H 550 MeV (50A MeV) \ " f 10

⁴

pps& ñ ¸

)

a . s Qô Ç c ª É r : r $ \ _ K z ´' ) a

11

Li \ @ / ô

Ç ª $ í ò ø Í$ í í ß ê ø Í 8 £ ¤& ñ z ´+ « > ¸| õ q 5 p w [15].

(6)

-1002- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸ 9 Z 4

Fig. 7. Inverse kinematics of recoiled particles in nuclear reactions of the p +

¹¹

Li system at E

lab

= 50A MeV.

3. à Ã Å « m m] K ¤Ê Ý ß e È û s ÚM = k4

11

Li(p, t)

⁹

Li ì ø Í6 £ x 8 £ ¤& ñ É r ³ ð& h s ª $ í s 9 c s

11

Li \ _ ô Ç ~ ½ ÓZ O , 7 £ ¤ p(

¹¹

Li, t)

⁹

Li Ü ¼ Ð è0 A % i î r1 l x

< Æ(inverse kinematics)\ _ K " fë ß 0 p x . s Qô Ç % i î

r1 l x < Æ\ _ K Ò q t$ í ÷ & H × æ Ã º èÙ þ × æ ª $ í tri- ton _ Ø ¦ \ _ K y ì r í 8 £ ¤& ñ x 9 ì ø Í6 £ x é ß & h 8 £ ¤& ñ s s

À Ò# Q . Fig. 7 É r 50A MeV, 7 £ ¤ 550 MeV \ -t \ ¦

° ú

H

¹¹

Li c s ª $ í ³ ð& h ` ¦ M :§ 4 ` ¦ M : ò ø Í$ í í ß ê ø Í\ _ ô

Ç ª $ í (p), ² ú ì ø Í6 £ x \ _ ô Ç triton(t), deuteron(d) 1 p x

\

@ /ô Ç y ì r íü < \ -t ' a > \ ¦ Ð# Å Ò ¦ e . Ö ¦ Q

¾ ÓÊ ê (d, p) ì ø Í6 £ x` ¦ ¦ 9 # s \ @ /ô Ç ª $ í ì r í ¸ ³ ð r

% i .

Õ

ªo ¦ Fig. 8 É r

¹¹

Li c s 550 MeV { 9 M : p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li ì

ø Í6 £ x \ _ K ¸ H t ü <

⁹

Li õ _ y © ' a$ í , t\ @ /ô Ç y ì

r íü < \ -t © ' a$ í ` ¦ Ð# Å Ò H î r1 l x < Æ& h ì r ís .

0 Aü < ° ú É r î r1 l x < Æ > í ß \ _ (p, t) ì ø Í6 £ x \ _ ô Ç t (d) _ ì r í H 35

^◦

(40

^◦

) s ? /\ ² D G ô Ç ) a H z ´` ¦ · ú Ã º

Fig. 8. Angular correlations between triton and

⁹

Li (top) and energy distribution of tritons (bottom) from the p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li reaction at E

lab

= 50A MeV. The dashed line represents the trajectory of tritons from the first ex- cited state at E

^∗

= 2.7 MeV in

⁹

Li.

e

. 7 £ ¤ z ´+ « >z ´ ý a³ ð> \ " f s Qô Ç a % v É r % ò % i _ y ì r í

| 9 | ¾ Ó× æd ý a³ ð> \ " f H % ò % i _ y ì r í\ K { © ) a .

" f t\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 Aô Ç Ø ¦ l 0 Au H Fig. 7(b) \ " f

Ð# Å Ò H (p, t) % ò % i s © & h { © . Õ ªo ¦ s \ @ /ô Ç

9

Li { 9 H 10

^◦

s ? /\ ì r í ) a .

s

Qô Ç × æ ª $ í _ % ò % i \ " f \ -t ü < < Êa y ì r í

\

¦ 8 £ ¤& ñ H X < © Ä »6 x ô Ç Ø ¦ l × ¦ Á º] (+ þ Az ´o B H Ø

¦ l (Stripes Si Detector; SSD)s . Õ ªo ¦ × ¦ Á º] ( stripe` ¦ x − y + þ AI Ð C \ P # s É r pixel + þ AI _ Ø

¦ 0 p x§ 4 ` ¦ SSD\ ¦ Double-Sided SSD (DSSD) ¦ Â

Ò É r .

Figure 9 H # l \ " f À Ò ¦ e H p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li ì ø Í6 £ x z ´ +

«

>` ¦ 0 AK ¦î ß ) a Ø ¦ ^ > s . ß ¼> c é ß 6 x, × æ

ª $ í x 9 ª $ í 8 £ ¤& ñ 6 x, ì ø Í6 £ x Ê ê_ c é ß 6 x 1 p x Ü ¼ Ð

y 1 Ã º e . Telescope B

¹¹

Li c _ : £ ¤$ í ` ¦ ' a8 £ ¤ l 0

Aô Ç c é ß 6 x s 9, Telescope L (L-arms ¦ Â ÒØ Ôl

Ð < Ê) É r (p, t), (p, p) ì ø Í6 £ x \ ' a # ÷ & H

⁹

Li,

¹¹

Li 1 p x` ¦ 8 £ ¤

(7)

Fig. 9. A proposed experimental set-up for measuring angular distribution cross sections in the p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li re- action at E

lab

= 50A MeV.

&

ñ l 0 Aô Ç Ø ¦ ^ > s . c _ 0 Au & ñ Ð H 40 cm ç ß

` ¦ é H MWPC (Multi-Wire Proportional Chamber; 1 mm wire spacing) Ø ¦ l ¿ º @ /\ _ K Ã º' ÷ & ¸2 ¤

%

i ¦ \ -t & ñ Ð H ¿ º @ /_ e ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l \ _ ô Ç \

-t < Hz ´ x 9 q ' r ç ß (Time of Flight; TOF)Ü ¼ Ð & ñ

÷

& ¸2 ¤ % i . Õ ªo ¦ ì ø Í6 £ x Ê ê_ Li s : r[ þ t \ @ /ô Ç { 9

ó ø ÍZ > , \ -t x 9 y ì r í & ñ Ð H Õ ªa Ë >\ " f Ð1 p w s 4@ / _

e ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l ü < ô Ç @ /_ MWPC\ _ K s À Ò# Qt

¸2 ¤ % i . Õ ªo ¦ Telescope T (T-arms ¦ Â ÒØ Ôl

Ð < Ê) t\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 Aô Ç Ø ¦ ^ > s 9, Telescope P (P-arm) H ò ø Í$ í í ß ê ø Í\ _ K ¸ H ª $ í (p)\ ¦ 8 £ ¤& ñ l

0 Aô Ç Ø ¦ ^ > s . DSSD â Ä º HAMAMATSU_ S2461 ] j¾ ¡ §` ¦ ¦ 9 % i : Ö ¸$ í & h (active area) 48 × 48 mm

²

; stripe Ã º 48; stripe pitch 1 mm, stripe width 0.9 mm; ¿ ºa 0.25 mms . Õ ªo ¦ SD_ ß ¼l H Ö ¸$ í

& h s 50 × 50 mm

²

, ¿ ºa H 3 mm s .

/ B N í ß ê ø Í < Ê É r ß ¼l 300 × 400 mm

²

, ? /Â Ò Z } s H 240 mm s . ? /Â Ò\ 0 Au H ¸ H z ´o B H Ø ¦ l [ þ t É r í

ß ê ø Í < Ê Ì º, á \ © Ã Ìs ÷ & ¸2 ¤ % i Ü ¼ 9 : £ ¤ y P-arm É r

Fig. 10. Kinematical loci of angular distribution versus energy of tritons in p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li reaction at E

lab

= 50A MeV.

³

ð& h t t @ /ü < ) a Ø ¦ t t @ / + þ AI Ð ë ß [ þ t # Q y ¸

¸] X s 0 p x ¸2 ¤ [ O > % i .

4. Ã X Ø? _-³ oz º S ó o Þ5 M (Monte Carlo Simula- tions)

z

´+ « > © z ´] j& h Ü ¼ Ð ¦ 9 @ / © s ÷ & H \ -t ü < y ì r

í\ @ /ô Ç Ô ¦S X z ´$ í õ ¸ H # Q t כ ¹ Ü ¼ ÐÂ Ò'

: r . 7 £ ¤ 2 c ` ¦ Ò q t$ í H õ & ñ \ " f 9 Ã º& h Ü ¼ Ð Ã º ì

ô Ç c _ { 9 y ¸ , ³ ð& h x 9 Ø ¦ l \ " f { 9 # Q H

\

-t < Hz ´, DSSD_ 0 Au ì r K 0 p x ¸ , MWPC\ _ ô

Ç 0 Au ì r K 0 p x ¸ 1 p x s .

Ä

ºo H Ä º Fig. 9ü < ° ú É r l < Æ& h ¸| \ " f

×

\

@ /ô Ç õ Fig. 10s . # l " f ³ ð& h ¿ ºa ( 0.3 mm) \ _ ô Ç \ -t < Hz ´s ¦ 9÷ &% 3 .

Figure 10` ¦ Ð z ´+ « >z ´ y ¸ ì r í\ e # Q" f H 18

^◦

( s y ¸\ " f_ | 9 | ¾ Ó× æd y ¸ H ± ú É r \ -t Â Ò H \ " f 15

^◦

& ñ ¸s )

\

" f 34

^◦

(| 9 | ¾ Ó× æd y ¸ H y y 48

^◦

ü < 62

^◦

& ñ ¸s ) e

`

¦ · ú Ã º e . 2 c _ [ jl ü < Ø ¦ l ^ > \ _ ô Ç { 9

^

y 1 p x` ¦ ¦ 9Ù þ ¡` ¦ M : 8 £ ¤& ñ 0 p x ô Ç % ò % i É r | 9 | ¾ Ó× æd ý a

³

ð> \ " f 20

^◦

ü < 100

^◦

s & ñ ¸ ¦ ½ + É Ã º e .

Ä

ºo H Ä º c \ -t \ @ /ô Ç ¸ (σ)\ ¦ 2 % Ð

&

ñ ¦ Fig. 8õ ° ú É r Ø ¦ ^ > \ " f_ ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç 7 H _

-º ú Ð r Ð 3 x ? /l (Monte-Carlo Simulations)\ ¦ Ã º'

%

i . c _ { 9 y ¸ H MWPC \ _ ô Ç 0 Au ì r K 0 p x

2 mm\ ¦ ¦ 9 { 9 y ¸ H FWHM Ð 0.15

^◦

s .

(8)

-1004- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸ 9 Z 4

Fig. 11. Scatter plots of particle identification for Li ions in telescope L (L-arm) and tritons in telescope T (T-arm) for the p(

¹¹

Li,t)

⁹

Li reaction at E

_lab

= 50A MeV.

Fig. 12. Mont-Carlo simulations for a profile of

¹¹

Li beam on the target (a), angular and energy correlations between

⁹

Li and tritons (b, c), and angle vs energy loss of tritons in T-arm (d).

\

Fig. 13. Energy versus angular distributions of tritons (top) and energy spectrum of tritons detected between 22

^◦

and 24

^◦

in T-arm (bottom).

Fig. 14. Triton spectrum detected between 25

^◦

and 25.5

^◦

in T-arm.

(9)

C \ ë H ] j µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e H & h ` ¦ ¦ 9ô Ç õ s

. Õ ªo ¦ { 9 s : r[ þ t _ \ -t < Hz ´\ % ò ¾ Ó` ¦ Å Ò

H ³ ð& h x 9 Ø ¦ l [ þ t _ ¿ ºa [ þ t É r Fig. 9 \ ³ ðr ) a ü < ° ú . ³ ð& h â Ä º 30 mg/cm

²

H LDPE (Low density Polyethylene) _ x 9 ¸ 0.92 g/cm

³

\ ¦ ¦ 9 # 0.3 mm Ð

% i . s ü < ° ú É r ¸| \ " f_ 7 H _ -º ú Ð r Ð 3 x ? /l õ

L-armõ T-arm\ " f_ Li s : r õ triton\ @ /ô Ç Ø ¦ l

[ þ t \ " f_ \ -t < Hz ´\ É r { 9 ó ø ÍZ > É r Fig. 11 õ

° ú

\ É r \ -t < Hz ´ É r 50 MeV & ñ ¸ t e ` ¦ · ú Ã º e

.

Figure 12(d)\ ¦ Ð

⁹

½

¨Z > s 0 p x H כ ` ¦ · ú Ã º e . z ´ p (

¹¹

Li, t)

⁹

Li ì

ø Í6 £ x é ß & h ` ¦ & ñ S X y 8 £ ¤& ñ 9 0 Aü < ° ú É r ï ß À ÓÙ þ (7 £ ¤

9

^∗

) ½ ¨Z > s ì ø Í× ¼r s À Ò# Q4 R ô

Ç . Ä ºo H s \ ¦ Ð " î S X y · ú Ðl 0 A # triton\

@

·s e > ¸ % i .

$ í

õ < Êa y ¸ 22

^◦

- 24

^◦

s \ ì r í H triton _ \ - t

\ @ /ô Ç Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ Ð# Å Ò H Õ ªa Ë >s .

⁹

Li _ { © I

^

¦ Ã º e . Õ ª Q tü < t

^∗

_ \ -t ì r o ¢ - a t 3 l w

< Ê` ¦ · ú Ã º e . s Qô Ç \ -t Ô ¦S X z ´$ í É r Å Ò Ð c \

-t ¸ 2 %ü < < Êa y ç ß 2

^◦

\ _ ô Ç \ -t ( f \

É r כ Ü ¼ Ð ÷ &% 3 . s \ ¦ S X l 0 A # Ä ºo H c

\ -t ¸ \ ¦ 1 % Ð ¸ ú ¦ triton_ y ç ß ` ¦ 0.5

^◦

¸ ú

r Ð 3 x ? /l \ ¦ K Ð ¤ . Õ ª õ Fig. 14s . s

\

H t ü < t

^∗

_ \ -t ì r o ì r" î > s À Ò# Q& 6 £ §` ¦ · ú Ã

º e .

5. ½ ÊX ê sc Ü R ß e È û s ÚM 4 G È = k4

s

] j t À Ò# Q z ´o B H Ø ¦ ^ > H è ç ß é ß ô Ç s

e . 7 £ ¤ ´ òÖ ¦$ í s Ø æì r ô Ç ^ > m . Ð Ø ¦

´

òÖ ¦` ¦ Z } s l 0 AK " f H Ø ¦ # 3 0 A V , # Q 9 s H

Ø ¦ l [ þ t _ Ã º& h 7 £ x \ ¦ 9 & h Ü ¼ Ð 4 R : r .

Figure 15 H Ø ¦ ´ òÖ ¦ _ 7 £ x H Ó ü t : r { 9 ó ø ÍZ > ` ¦ 8

¹

¡

¤ " î S X y l 0 A # 8 ú x { 9 \ -t ¢ - a y Ø ¦ ÷ &

l

0 A # ] jî ß ) a Ø ¦ ^ > s . s ü < ° ú É r Ø ¦ ^ > \ ¦

. 7 £ ¤ ¢ - a ô Ç { 9 ^ y 2π < Ê É r 4π ½ ¨ ¸ H m t ë ß Fig.

16 õ ° ú s C \ P (p, t), (p, d), (d, p) ì ø Í6 £ x 1 p x s 1 l x r \

Fig. 15. A schematic view of the detector system con- sisting of Double-sided stripes Si Detectors(DSSDs), Si Detectors(SDs), and Plastic scintillators.

Fig. 16. A schematic view of the charged particle detec- tors device. The system covers scattering angles between

±10

^◦

and ±180

^◦

relative to the beam line.

¢ -

a# 4 > 8 £ ¤& ñ s | ¨ c Ã º e . : £ ¤ y (d, p) ì ø Í6 £ x É r ;^ Ù þ Ó

ü

t o < Æ\ " f × æ כ ¹ô Ç × æ$ í í S \ ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç \ P Ù þ ì ø Í6 £ xÖ ¦

\

f ] X ' aº s ÷ & H ANC\ ¦ % 3 H X < H % i ½ + É` ¦ ½ + É Ã º e

.

(10)

-1006- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸ 9 Z 4

IV. + s Ç Â ] Ø õ m Í ¹ ÅT ê s

Ä

> # t H Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x[ þ t _ Ù þ ½ ¨ ¸\ ¦ ½ ¨ H X < 9 כ

¹ô Ç Ø ¦ ^ > \ ¦ 7 H % i . : £ ¤ y × æ$ í õ e ç Ù þ 7 á x \ " f

&

h ¿ º× æ$ í ² ú ì ø Í6 £ x _ { 9 7 á x (p, t) ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç ¸

\ ¦ Ä º & h Ü ¼ Ð [ O & ñ # Õ ª 0 p x$ í ` ¦ ¶ ú ( R Ð ¤ . @ /

³

ð& h ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð

¹¹

Li(p, t)

⁹

Li ² ú ì ø Í6 £ x` ¦ × þ % i ¦

&

³z ´& h ` ¦ ¦ 9 # { 9 : r _ RIKEN_ RIB r [ O RIPS ª \ & h ½ + Ëô Ç \ -t \ ¦ × þ % i .

\

& h ½ + Ë ¸2 ¤ [ O > % i . s \ ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð 7 H _ -º ú Ð r Ð

" f 7 H _ ) a Ø ¦ l ^ > \ ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð ô Ç r Ð 3 x ? /l ÐÂ Ò '

¹¹

Li(p, t)

⁹

9 Z 4, pp. 997∼1006

9 Z 4, pp. 997∼1006

> þ â Ò Þ üÌ ¦ R} ºÄ k È ù p § T  Ó Þ X ¢  ¹ Å«  o{ ¿ ?  m  Ö «  ¤X N Ë ú n Þ ß e È û s ÚM  = k4   ì Å 

' Ö < ç ¡( 8

ñ" f@ / < Æ § n Û ¼e  ¦ Y Us / B N  < Æõ ,  í ß  336-795 (2010¸  8 Z 4 20{ 9  ~ Ã Î6 £ §, 2010¸  9 Z 4 14{ 9  > F  S X & ñ )

Ä

ºo   H Ô  ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x`  ¦  6 x ô  Ç Ù þ ½ ¨ ¸ x 9  ;^ Ù þ Ó ü t o  < Æ_  þ j   H   ½ ¨ 1 l x  ¾ Ó`  ¦  7 H   " f s  Qô  Ç   ½ ¨

\ 

¦ 0 Aô  Ç % i 1 l x§ 4  < Æ ^ > \    É r   ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x \  & h ½ + Ëô  Ç ×  æ  Ø  ¦ ^ >  [ O > \  ¦  è> h % i  .   Ø  ¦ ^ >   H

× 

¦ Á º] (+ þ Az ´o  B H   Ø  ¦ l , z ´o  B H   Ø  ¦ l  x 9 e  ¦ Û ¼h Ë :   Ø  ¦ l  1 p x Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &% 3  ¦   ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x Ü ¼ ÐÂ Ò' 

 ¸  H { 9  [ þ t _  ∆E − E ó ø ÍZ > õ   < Êa  y  ì  r  í 8 £ ¤& ñ s  0 p x  ¸2  ¤ [ O > ÷ &% 3  . Ä ºo   H Ù þ  { ©  c   \ 



-t  50 MeV\ " f_  p(

Li,t)

Li ì ø Í6 £ x`  ¦   × þ  #  s  Qô  Ç   Ø  ¦ l  ^ > \ " f_  z ´+ « > 0 p x$ í `  ¦  7 H _ -º ú 



Ð r Ð 3 x ? /l \  ¦ :  x #  S X    % i  .

Ù þ

d  # Q: B) 1 l x 0 A" é ¶  èc  ,   ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x, z ´o  B H   Ø  ¦ l , ×  ¦ Á º] ((0 Au   y  + þ A)z ´o  B H  Ø  ¦ l , ×  æ$ í   ² ú Á ºo Ù þ , Z O  Ã

º,  7 H _ -º ú  Ð r Ð 3 x ? /l 

A Multi-Detector System for Transfer Reaction Measurements with Rare Isotope Beams (RIB)

Chang-Bum Moon ∗

Department of Display Engineering, Hoseo University, Asan 336-795 (Received 20 August, 2010 : accepted 14 September, 2010)

We present the design of a multi-detector system for measuring nuclear transfer reactions on unstable nuclei in inverse kinematics, along with a survey on nuclear physics programs with rare isotope beams, and we address a variety of questions in nuclear structure and nuclear astrophysics.

Li,t)

Li reaction at E

= 50 MeV/nucleon.

PACS numbers: 25.60.-t, 25.40.Hs, 29.30.Ep, 29.40.Wk, 24.10.Eq

Keywords: Rare Isotope Beams (RIB), Transfer Nuclear Reactions, Stripes Si detector, Si detector, Neutron halos, Magic numbers, Monte Carlo simulation

E-mail: [email protected]

-997-

-998- ô  Ç² D GÓ ü t o  < Æ rt  “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸  9 Z 4

I. " e Â ] Ø

þ

j   H [ þ t # Q Ä ºo   \ " f  H ×  æ s  : r 5 Å q l  ½ ¨» ¡ ¤ \  @ /ô  Ç



7 H _   Ö ¸ µ 1 Ï >    > h÷ &# Q  ¸ ¦ e   . s   H & ñ Â Ò\  _ ô  Ç õ

 < Æq Ý ¼m Û ¼6 \ à Ô  \ O \  e  # Q  ©  ×  æ כ ¹ô  Ç ² D G & h l 



í  ½ ¨r [ O _    á Ô  ½ ¨» ¡ ¤ s   ¦ ½ + É Ã º e    [1,2]. s  Q ô

 Ç ×  æ s  : r 5 Å q l   H  Ð:  x _  î ß & ñ  ) a Ù þ 7 á x c  `  ¦ ë ß [ þ t # Q ? /



 H  כ  Ð  Ô  ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x Ü ¼ Ð s À Ò# Q  c  , 7 £ ¤ B) 1 l x 0 A" é ¶



èc   (Rare Isotope Beam, s Ê ê RIB  ¦ ¸ Â ÒØ Ôl  Ð ô  Ç

)`  ¦ Ò q tí ß  #  [ j> & h Ü ¼ Ð  â Ô q t§ 4 e    H 5 Å q l    ½ ¨ r  [ O

`  ¦ ½ ¨» ¡ ¤   H X < Å Ò  ) a % i ½ + É`  ¦ ½ + É  כ Ü ¼ Ð l @ /÷ & ¦ e   .

5 Å q l  ½ ¨» ¡ ¤ õ   Ö  ¦  Q s \  Ã ºì ø Í÷ &  H  ©  ×  æ כ ¹ô  Ç  כ s

 5 Å q l  r [ O `  ¦  Ö ¸6 x ½ + É s 6 x   ¹ ¢ ¤$ í õ  s 6 x  [ þ t \  _  ô

 Ç   ½ ¨  Ö ¸$ í os  . s \      & ³F  ‘ B) 1 l x 0 A" é ¶  è  5

Å

q6 x ×  æ s  : r 5 Å q l   Ö ¸6 x   ½ ¨ r [ O  x 9 s 6 x   ¹ ¢ ¤$ í ï õ  ]

j ×  æ s  : r 5 Å q l > h¥ Æ [ O >  \ O (2010. 3. 10 - 2010. 11.

9) _  { 9 ¨ 8  Ü ¼ Ð   '   ×  æ \  e   . s 6 x   Õ ªÒ  ¨ \  e  # Q Ù þ  Ó

ü

t o  < Æ ì  r  \ " f  H Ù þ ½ ¨ ¸ (nuclear structure)ü <  ;^ Ù þ  Ó

ü

t o  < Æ(nuclear astrophysics) % ò % i `  ¦ ×  æd  Ü ¼ Ð  Ö ¸ µ 1 Ï > 



 ½ ¨Å Ò] j\  @ /ô  Ç > h¥ Æ [ O > \  ¦   '   ×  æ \  e   .

RI c   É r î ß & ñ " é ¶  è    Ô  ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x, 7 £ ¤ ~ ½ Ó $ í Ù þ

7 á x \  _ ô  Ç s  : rc  `  ¦ _ p ô  Ç .   " f s ] j t   H :



x  © & h Ü ¼ Ð Radioactive Ion Beam (% i r  RIB  ¦ Â Ò 2

£ §) Ü ¼ Ð Ô  ¦ o # Q M ® o . s  Qô  Ç RIB  H ß ¼>  ¿ º t  ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð Ò q tí ß   ) a . Õ ª ×  æ    W (fragmentation)

~

½ ÓZ O Ü ¼ Ð Ù þ  ( z ´  ©  | 9 | ¾ Ó) { ©  \  -t  100 MeV (MeV/nucleon s  9 s  Qô  Ç \  -t \  ¦ A MeV  Ð ³ ðl 

l  Ð ô  Ç . # l " f A  H | 9 | ¾ ÓÃ ºs  .  Å Ò MeV/u Ð

³

ðl ÷ &  & h ] X ô  Ç ³ ð & ³ É r  m  ) s  ©  ÷ &  H î ß & ñ c  

`

 ¦ ³ ð& h \  M : 9 Å Ò Ð { 9   { 9   L :# Q4 R  ¸  H Ù þ  7

á

x ×  æ : £ ¤& ñ _  s  : r`  ¦ r  | 9 5 Å q r &  ë ß   H . @ /³ ð& h   r

[ O  Ð  H { 9  : r s  o < Æ  ½ ¨ è(RIKENs   ¦ Â ÒØ Ô 9 s 



 H s  o < Æ é ß # Q ×  æ ô  Ç  Îü <   ½ ¨ è_  Ø_  { 9  : rd  ô

 Ç  µ 1 Ï6 £ §`  ¦ ö ø Í " î g As  )_  RIPS(RIKEN Projectile- fragmentation Separator) ü < D h Ðî  r BigRIPS r [ O  [3], á

> þ â Ò Þ üÌ ¦ R} ºÄ k È ù p § T Ó Þ X ¢ ¹ Å« o{ ¿ ? m Ö « ¤X N Ë ú n Þ ß e È û s ÚM = k4 ì Å

' Ö < ç ¡( 8

ñ" f@ / < Æ § n Û ¼e ¦ Y Us / B N < Æõ , í ß 336-795 (2010¸ 8 Z 4 20{ 9 ~ Ã Î6 £ §, 2010¸ 9 Z 4 14{ 9 > F S X & ñ )

ºo H Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x` ¦ 6 x ô Ç Ù þ ½ ¨ ¸ x 9 ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ_ þ j H ½ ¨ 1 l x ¾ Ó` ¦ 7 H " f s Qô Ç ½ ¨

\

¦ 0 Aô Ç % i 1 l x§ 4 < Æ ^ > \ É r ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x \ & h ½ + Ëô Ç × æ Ø ¦ ^ > [ O > \ ¦ è> h % i . Ø ¦ ^ > H

×

¦ Á º] (+ þ Az ´o B H Ø ¦ l , z ´o B H Ø ¦ l x 9 e ¦ Û ¼h Ë : Ø ¦ l 1 p x Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &% 3 ¦ ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x Ü ¼ ÐÂ Ò'

¸ H { 9 [ þ t _ ∆E − E ó ø ÍZ > õ < Êa y ì r í 8 £ ¤& ñ s 0 p x ¸2 ¤ [ O > ÷ &% 3 . Ä ºo H Ù þ { © c \

-t 50 MeV\ " f_ p(

Li ì ø Í6 £ x` ¦ × þ # s Qô Ç Ø ¦ l ^ > \ " f_ z ´+ « > 0 p x$ í ` ¦ 7 H _ -º ú

Ð r Ð 3 x ? /l \ ¦ : x # S X % i .

d # Q: B) 1 l x 0 A" é ¶ èc , ² ú Ù þ ì ø Í6 £ x, z ´o B H Ø ¦ l , × ¦ Á º] ((0 Au y + þ A)z ´o B H Ø ¦ l , × æ$ í ² ú Á ºo Ù þ , Z O Ã

º, 7 H _ -º ú Ð r Ð 3 x ? /l

Chang-Bum Moon ^∗

-998- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 60, Number 9, 2010¸ 9 Z 4

j H [ þ t # Q Ä ºo \ " f H × æ s : r 5 Å q l ½ ¨» ¡ ¤ \ @ /ô Ç

7 H _ Ö ¸ µ 1 Ï > > h÷ &# Q ¸ ¦ e . s H & ñ Â Ò\ _ ô Ç õ

< Æq Ý ¼m Û ¼6 \ à Ô \ O \ e # Q © × æ כ ¹ô Ç ² D G & h l

í ½ ¨r [ O _ á Ô ½ ¨» ¡ ¤ s ¦ ½ + É Ã º e [1,2]. s Q ô

Ç × æ s : r 5 Å q l H Ð: x _ î ß & ñ ) a Ù þ 7 á x c ` ¦ ë ß [ þ t # Q ? /

H כ Ð Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x Ü ¼ Ð s À Ò# Q c , 7 £ ¤ B) 1 l x 0 A" é ¶

èc (Rare Isotope Beam, s Ê ê RIB ¦ ¸ Â ÒØ Ôl Ð ô Ç

)` ¦ Ò q tí ß # [ j> & h Ü ¼ Ð â Ô q t§ 4 e H 5 Å q l ½ ¨ r [ O

` ¦ ½ ¨» ¡ ¤ H X < Å Ò ) a % i ½ + É` ¦ ½ + É כ Ü ¼ Ð l @ /÷ & ¦ e .

5 Å q l ½ ¨» ¡ ¤ õ Ö ¦ Q s \ Ã ºì ø Í÷ & H © × æ כ ¹ô Ç כ s

5 Å q l r [ O ` ¦ Ö ¸6 x ½ + É s 6 x ¹ ¢ ¤$ í õ s 6 x [ þ t \ _ ô

Ç ½ ¨ Ö ¸$ í os . s \ & ³F ‘ B) 1 l x 0 A" é ¶ è 5

q6 x × æ s : r 5 Å q l Ö ¸6 x ½ ¨ r [ O x 9 s 6 x ¹ ¢ ¤$ í ï õ ]

j × æ s : r 5 Å q l > h¥ Æ [ O > \ O (2010. 3. 10 - 2010. 11.

9) _ { 9 ¨ 8 Ü ¼ Ð ' × æ \ e . s 6 x Õ ªÒ ¨ \ e # Q Ù þ Ó

t o < Æ ì r \ " f H Ù þ ½ ¨ ¸ (nuclear structure)ü < ;^ Ù þ Ó

t o < Æ(nuclear astrophysics) % ò % i ` ¦ × æd Ü ¼ Ð Ö ¸ µ 1 Ï >

½ ¨Å Ò] j\ @ /ô Ç > h¥ Æ [ O > \ ¦ ' × æ \ e .

RI c É r î ß & ñ " é ¶ è Ô ¦ î ß & ñ Ù þ 7 á x, 7 £ ¤ ~ ½ Ó $ í Ù þ

7 á x \ _ ô Ç s : rc ` ¦ _ p ô Ç . " f s ] j t H :

x © & h Ü ¼ Ð Radioactive Ion Beam (% i r RIB ¦ Â Ò 2

£ §) Ü ¼ Ð Ô ¦ o # Q M ® o . s Qô Ç RIB H ß ¼> ¿ º t ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð Ò q tí ß ) a . Õ ª × æ W (fragmentation)

½ ÓZ O Ü ¼ Ð Ù þ ( z ´ © | 9 | ¾ Ó) { © \ -t 100 MeV (MeV/nucleon s 9 s Qô Ç \ -t \ ¦ A MeV Ð ³ ðl

l Ð ô Ç . # l " f A H | 9 | ¾ ÓÃ ºs . Å Ò MeV/u Ð

ðl ÷ & & h ] X ô Ç ³ ð & ³ É r m ) s © ÷ & H î ß & ñ c

¦ ³ ð& h \ M : 9 Å Ò Ð { 9 { 9 L :# Q4 R ¸ H Ù þ 7

x × æ : £ ¤& ñ _ s : r` ¦ r | 9 5 Å q r & ë ß H . @ /³ ð& h r

[ O Ð H { 9 : r s o < Æ ½ ¨ è(RIKENs ¦ Â ÒØ Ô 9 s

H s o < Æ é ß # Q × æ ô Ç Îü < ½ ¨ è_ Ø_ { 9 : rd ô

Ç µ 1 Ï6 £ §` ¦ ö ø Í " î g As )_ RIPS(RIKEN Projectile- fragmentation Separator) ü < D h Ðî r BigRIPS r [ O [3], á

Ô| ½ ÓÛ ¼ GANIL(Grand Acc´el´erateur National d’Ions Lourds) ½ ¨ è_ LISE(Ligne d’Ions Super Epluches;

Line of Super Stripped Ions) ü < D h Ðî r SPIRAL(Syst` eme de Production d’Ions Radioactifs en Ligne)-2 r [ O [4], 1

l q{ 9 GSI (Gesellschaft f¨ ur Schwerionenforschung mbH) _

FRSü < D h Ðî r FAIR r [ O [5], p ² D G \ " f | [ O \ V& ñ FRIB(Facility for RIBs) r [ O [6] 1 p x s Ä »" î . É r

H ISOL (isotope separator on-line) l Õ ü t Ð 50 MeV s

© s ÷ & H Z } É r À Ó\ ¦ ° ú H ª $ í c ` ¦ 6 x # s : r

¶(ion source)` ¦ ë ß [ þ t ¦ s \ ¦ F 5 Å q r v H ~ ½ ÓZ O s

. @ /³ ð& h r [ O s CERN_ ISOLDE r [ O s . þ j H

H H TRIUMF(Tri-University Meson Facility)_ ISAC(Isotope Separator and ACelerator)-2 r [ O [7]s y F

g ~ Ã Î ¦ e .

Aü < ° ú É r r [ O \ " f Ò q t$ í ÷ & H RIB[ þ t É r Ù þ Ó ü t o < Æ\ e

Q © × æ כ ¹ô Ç % ò % i Ù þ ½ ¨ ¸ [8]ü < ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ ½ ¨ [9] \ t @ /ô Ç / B N ³` ¦ ¦ e . s M : RIB\ ¦ s 6 x ô Ç Ù þ ½ ¨

¸_ ½ ¨ü < ;^ Ù þ Ó ü t o < Æ ½ ¨\ e # Q | כ ¹ > 6 x

& H Ù þ ì ø Í6 £ x × æ _ ² ú ì ø Í6 £ x(transfer reactions) s

. ² ú ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç & ñ S X ô Ç 8 £ ¤& ñ É r Ù þ ì ø Í6 £ x { 9 [ þ t \ @ / ô

Ç Ø ¦ 0 p x§ 4 õ f ] X © ' a s ÷ & 9 " f Ø ¦ l ^ >

æ כ ¹ . : r ½ ¨ H ² ú ì ø Í6 £ x \ @ /ô Ç ì ø Í6 £ x é ß & h õ y ì

r í\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 Aô Ç × æ Ø ¦ l ^ > \ ¦ ½ ¨» ¡ ¤ l 0 A ô

Ç > h¥ Æ [ O > \ × æ& h ` ¦ é H .

II. ö n ÚP X ì Ä 9 0ß O Ë

RIB H Ù þ Ó ü t o < Æ r\ D h Ðî r t ¨ î ` ¦ \ P # QÅ Ò% 3 .

Fig. 1 É r RIB \ _ ô Ç Ù þ Ó ü t o < Æ ' a d Å Ò] j[ þ t` ¦ Ù þ ¸

ð(Chart of the Nuclides)\ ¦ 6 x # Õ ª 9 : r כ s .

Ò Ð Ù þ ½ ¨ ¸ü < ;^ Ù þ Ó ü t o ì r \ ¦ ? / ¦ e . RIB _

1 p x © É r Ù þ ¸³ ð © \ e # Q î ß & ñ c ` ¦ t ¦" f H ¸$ y

½ ¨\ ¦ t 3 l w H % ò % i \ ì r í ) a ª $ í õ e ç Ù þ 7 á x õ

× æ$ í õ e ç Ù þ 7 á x[ þ t _ ½ ¨ ¸ ½ ¨\ ¦ 0 p x > % i ` ¦

r ë ß m " é ¶ è[ þ t _ l " é ¶` ¦ ½ ©" î H X < S \ l & h µ 1 Ï ó

ø Í` ¦ º K Å Ò ¦ e .

ß & ñ \ " f % ò % i , 7 £ ¤ Ù þ [ þ t _ ½ + Ës # ~ 1 > Ô

æ õ | ¨ c Ã º e H | 9 | ¾ Óì r í % ò % i ( ¥ y drip lines Â ÒØ Ô 9 s \ ¦ 1 p s H Ü ¼ Ð K $ 3 # Â ÒØ Ôl ¸ ô Ç . Õ ª Q ‘1 p s

ï_ _ p Ó ü t ~ ½ ÓÖ ¦ s b # Q H _ p ¸ e t ë ß ¸K

¦ Ô ¦ Q{ 9 Ü ¼~ ´ % i s ¦ ½ + É Ã º e . ‘% ïs ¦ Â