Introducing a Global Optical Model Approach for Analysing 16O+16O Elastic Scattering at 5-10MeV/nucleon Region

Abstract

In this paper, the experimental data on elastic scattering of the 16O+16O reaction for the energy range 5-10 MeV/nucleon have been analyzed within the optical model (OM) formalism by using the phenomenological potential forms in Fresco code. When developing the shape of the nuclear potential for the calculations, we have used the Woods-Saxon (WS) or Woods-Saxon squared (WS2) potentials for the imaginary part together with a WS2 type real part. Although most of the previous OM analyses using phenomenological potentials have provided reasonably good fits with the experimental measurements, none of them could completely relate the behavior of the imaginary potential to the energy of the projectile yet. However, we have managed to introduce two analyses that can keep the real potential parameters almost constant and suggest a linear expression for the depth of the imaginary part of the nuclear potential depending on the incidence energy. Thus, 16O+16O system within this wide energy range has been described globally by the optical potentials having a deep, attractive real potential part and a weaker, energy dependent absorptive imaginary potential part. It has been also shown that, our calculations with these potential forms can reproduce the experimental elastic scattering angular distributions successfully and the maxima and minima are predicted correctly for most of the energies

Keywords

• 16O+16O reaction, optical model, elastic scattering, cross-section, phenomenological potentials

5-10MeV/nükleon Bölgesinde 16O+16O Esnek Saçılmasının Analizi için Global bir Optik Model Yaklaşımının Tanıtılması

Abstract

Bu çalışmada 5-10 MeV/nükleon enerji aralığında 16O+16O reaksiyonunun deneysel esnek saçılma verileri, optik model (OM) formalizmi altında, Fresco kodunda fenomenolojik potansiyel formları kullanılarak analiz edilmektedir. Hesaplamalar için nükleer potansiyelin şekli oluşturulurken gerçel kısım için Woods-Saxon kare (WS2) tipinde bir potansiyel ile birlikte sanal kısım için ya Woods-Saxon (WS) ya da WS2 formundaki potansiyeller kullanılmıştır. Fenomenolojik potansiyelleri kullanan daha önceki OM analizlerinin çoğu deneysel ölçümlerle yeterince uyumlu sonuçlar üretse bile bu güne dek hiçbir analiz sanal potansiyelin davranışını mermi enerjisi ile bütünlüklü bir biçimde ilişkilendirememiştir. Bununla birlikte çalışmamızda, gerçel potansiyel parametrelerini neredeyse sabitleyen ve nükleer potansiyelin sanal bileşeninin potansiyel derinliği için gelme enerjisine bağlı olarak lineer bir ifade öne süren iki analiz başarıyla oluşturulmuştur. Böylelikle, derin, çekici bir gerçel potansiyel ve daha zayıf, enerji bağımlı soğurucu formdaki bir sanal potansiyelden oluşan optik potansiyellerle 16O+16O sistemi bu geniş enerji aralığında global bir biçimde tanımlanmıştır. Ayrıca, bu potansiyel formlarıyla yapılan hesaplamaların deneysel esnek saçılma açısal dağılımlarını başarılı bir biçimde üretebildiği ve enerjilerin çoğu için maksimum ve minimumların doğru biçimde tahmin edilebildiği gösterilmiştir.

Keywords

• 16O+16O reaksiyonu, optik model, esnek saçılma, tesir-kesiti, fenomenolojik potansiyeller

References

1. Satchler G.R., 1980. Introduction to Nuclear Reactions, Mc Millan Press Ltd, London, 153-210 pp.
2. Aydın A., 1997. 40Ar(p,p)40Ar esnek saçılmasının 22.6, 27.5, 30.0 ve 36.7MeV proton enerjilerinde optiksel model analizi. Doktora Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun, 26-35 ss.
3. Satchler G.R., 1983. Direct Nuclear Reactions. Oxford University Press, New York, 392-680 pp.
4. Brandan M.E., Satchler G.R., 1997. The interaction between light heavy-ions and what it tells us, Physics Reports, 285 (4-5): 143-243.
5. Boztosun I., 2000. Coupled-Channels Calculations for the Scattering of Deformed Light Heavy-Ions: A Challenge to the Standard Approach, PhD thesis, Oxford University, UK, 65-165 pp.
6. Maher J.V., Sachs R.H., Siemssen R.H., Weildinger A., Bromley D.A., 1969. Nuclear interaction of oxygen with oxygen, Physical Review, 188 (4): 1665-1682.
7. Sugiyama Y., Tomita Y., Ikeoze H., Yamamuchi Y., Idenio K., Hamada S., Sugimutsu T., Hijiya M., Kondo Y., 1993. Observation of airy oscillation for the 16O+16O system at Elab=145MeV, Physics Letters B, 312 (1-2): 35-39.
8. Bartnitzky G., Blazenik A., Bohlen H.G., 1996. Model-unrestricted nucleus-nucleus scattering potentials from measurement and analysis of 16O+16O scattering, Physics Letters B, 365 (1-4): 23-28.

9. Kondo Y., Sugiyama Y., Tomita Y., Yamamuchi Y., Ikeoze H., Idenio K., Hamada S., Sugimutsu T., Hijiya M., Fujita H., 1996. Airy minimum crossing θcm=90° at Elab=124MeV for the 16O+16O system, Physics Letters B, 365 (1-4): 17-22.
10. Nicoli M.P., Freeman F., Aissaou R.M., Beck N., Elanigue E., Noucier A., Morsad R., Szilner A., Basrak S., Brandan M.E., 1999. Refractive effects in the elastic scattering of light heavy ions between 5 and 10MeV/n: the 16O+16O reaction. Nuclear Physics A, 654 (1): 882-887.
11. Khoa D.T., von Ortezen W., Bohlen H.G., Nuoffer F., 2000. Study of diffractive and refractive structure in the elastic 16O+16O scattering at incident energies ranging from 124 to 1120MeV, Nuclear Physics A, 672 (1-4): 387-416.
12. Kondo Y., Robson B.A., Smith R., 1989. A deep potential description of the 16O+16O system, Physics Letters B, 227 (3-4): 310-314.
13. Kondo Y., Michel F., Reidemeister G., 1990. A unique deep potential for the 16O+16O system, Physics Letters B, 242 (3-4): 340-344.
14. Gonzalez M.M., Brandan M.E., 2001. The dispersion relation applied to the radial shape and energy dependence of the 16O-16O potential at intermediate energies, Nuclear Physics A, 693 (3-4): 603- 615.
15. Kürkçüoğlu M.E., Aytekin H., 2006. An investigation of the 16O+16O elastic scattering by phenomenological and double-folding potentials in optical model formalism at the energies between ELAB=75 and 145MeV, Ind. J. of Phys., Indian Association for the Cultivation of Science, 80 (6): 641-645.
16. Kürkçüoğlu M.E., 2006. 16O+16O Esnek Saçılmasının Fenomenolojik ve Mikroskobik Potansiyeller ile Optik Model Analizleri, Doktora Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak, 227.
17. Kürkçüoğlu M.E., Aytekin H., Boztosun I., 2006. An investigation of the 16O+16O elastic scattering by using alpha-alpha double folding potential in optical model formalism, Modern Physics Letters A, 21 (29): 2217-2232.
18. Aytekin H., Kürkçüoğlu M.E., Boztosun İ., 2007. 16O+16O esnek saçılmasının optik model ile incelenmesi, Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8 (1): 229-239.
19. Brandan M.E., Satchler G.R., 1991. Optical potential ambiguities and 16O+16O at 350MeV, Physics Letters B, 256 (3-4): 311-315.
20. Allen L.J., Berge L., Steward C., Amos K., Fiedeldey H., Leeb H., Lipperheide R., Fröbrich P., 1993. An optical potential from inversion of the 350 MeV, 16O+16O scattering data, Physics Letters B, 298 (1-2): 36-40.
21. Khoa D.T., von Ortezen W., Faessler A., 1991. Pauli exchange effects in the elastic scattering of 16O+16O. Physics Letters B, 260 (3-4): 278-284.
22. Cooper S.G., Mackintosh R.S., 1994. 16O+16O elastic scattering at 350 MeV studied by inversion, Nuclear Physics A, 576 (2): 308-316.
23. El-Azab Farid M.F., Mahmoud Z.M.M., Hassan G.S., 2001. Analysis of heavy ions elastic scattering using the double folding cluster model, Nuclear Physics A, 691 (3-4): 671-690.
24. Khoa D.T., Bohlen H.G., von Ortezen W., Bartnitzky G., Blazevic A., Nuoffer F., Gebauer B., Mitting W, Roussel-Chomaz P., 2005. Study of reactive structure in the inelastic 16O+16O scattering at the incident energies of 250 to 1120 MeV, Nuclear Physics A, 759 (1-2), 3-22.
25. Korda V.Yu., Molev A.S., Korda L.P., Klepikov V.F., 2009. Model-independent analysis of Airy structures in the 16O+12C and 16O+16O elastic scattering differential cross sections at 13–22 MeV/nucleon, Physical Review C, 79 (2): 024601.
26. Thompson, I.J. 1988. Coupled channels methods for nuclear physics. Computer Physics Reports, 7: 167-212.
27. Gökhan Cof e-posta: [e-mail]
28. Hüseyin Aytekin e-posta: [e-mail]
29. İsmail Boztosun e-posta: [e-mail]