npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924060198TFXRWAnpe-406Research ArticleМатериалы и технология для новых источников энергииMaterials and Technologies for New Sources of EnergyО РЕЗОНАНСЕ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕР ЗА СЧЕТ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПЕРЕХОДОВ ПРИ СТОЛКНОВЕНИЯХ АТОМОВ В ПЛАЗМЕON RESONANCE FOR NUCLEAR EXCITATION BY ELECTRONIC TRANSITIONS OF ATOMS DURING ATOMIC COLLISIONS IN A PLASMAКольцовВ. В.KoltsovV. V.vladimir-koltsov@yandex.ruАО “Радиевый институт им. В.Г. Хлопина”РоссияKhlopin Radium InstituteRussian Federation202425122024156573581Copyright © Кольцов В.В., 20242024Кольцов В.В.Koltsov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/406

Рассмотрена вероятность PNEET возбуждения в плазме ядер многозарядных ионов за счет переходов в их электронных оболочках, когда разность энергий ядерного и электронного переходов ΔENEET становится малой за счет деформации электронных оболочек ионов при их столкновениях. Показано, что такой резонанс возможен только в двухкомпонентной плазме, содержащей вместе с многозарядными ионами и однозарядные ионы. При ΔENEET до ~100 эВ возникновение резонанса может увеличивать вероятность PNEET на несколько порядков величины. Отмечается, что в плазме также появляется возможность резонансной конверсии возбуждения ядер в возбуждение их электронных оболочек.

The probability PNEET of excitation in the nuclear plasma of multiply charged ions due to transitions in their electronic shells is considered for the case where the energy difference between nuclear and electronic transitions ΔENEET becomes small due to the deformation of the electron shells of ions during their collisions. It is shown that such a resonance is possible only in a two-component plasma containing singly charged ions along with multiply charged ions. For ΔENEET up to ~100 eV, the occurrence of resonance can increase the probability PNEET by several orders of magnitude. It is noteworthy that resonant conversion of the excitation of nuclei into the excitation of their electron shells in the plasma is also possible.

возбуждение ядер за счет электронных переходоввозбуждение ядерных переходов в плазмеядерные изомерыстимуляция девозбуждения ядерных изомероврезонансная электронная конверсия γ-лучейexcitation of nuclei due to electronic transitionsexcitation of nuclear transitions in plasmanuclear isomersstimulation of de-excitation of nuclear isomersresonant electron conversion of γ raysАвтор благодарит доктора Ф.Ф. Карпешина из Института метрологии им. Д.И. Менделеева (Санкт-Петербург) и профессора И.А. Митропольского из Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова за интересные обсуждения рассматриваемых в работе вопросов и полезные замечания.ReferencesVatulin V.V., Jidkov N.V., Rimsky-Korsakov A.A., Karas ev V.V., Koltsov V.V., Kost ylev A .I., Tachaev G.V. // Bull. Russ. Acad. Sci: Phys. 2017. V. 81 (10). P. 1159. https://doi.org/10.3103/S1062873817100252Vatulin V.V., Jidkov N.V., Rimsky-Korsakov A.A., Karas ev V.V., Koltsov V.V., Kost ylev A .I., Tachaev G.V. // Bull. Russ. Acad. Sci: Phys. 2017. V. 81 (10). P. 1159. https://doi.org/10.3103/S1062873817100252Бородин В.Г., Ватулин В.В., Жидков Н.В., Елин И.П., Комаров В.М., Карасев В.В., Кольцов В.В., Малинов В.А., Мигель В.М., Попиков В.С., Римский-Корсаков А.А., Суслов Н.А., Чарухчев А.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10 (5). С. 480–488. [Borodin V.G., Vatulin V.V., Zhidkov N.V., Elin I.P., Komarov V.M., Karasev V.V., Koltsov V.V., Malinov V.A., Migel V.M., Popikov V.S., Rimsky-Korsakov A.A., Suslov N.A., Charukhchev A.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82 (12). P. 1706. https://doi.org/10.1134/S1063778819120032]. https://doi.org/10.1134/S207956291905004XБородин В.Г., Ватулин В.В., Жидков Н.В., Елин И.П., Комаров В.М., Карасев В.В., Кольцов В.В., Малинов В.А., Мигель В.М., Попиков В.С., Римский-Корсаков А.А., Суслов Н.А., Чарухчев А.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10 (5). С. 480–488. [Borodin V.G., Vatulin V.V., Zhidkov N.V., Elin I.P., Komarov V.M., Karasev V.V., Koltsov V.V., Malinov V.A., Migel V.M., Popikov V.S., Rimsky-Korsakov A.A., Suslov N.A., Charukhchev A.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82 (12). P. 1706. https://doi.org/10.1134/S1063778819120032]. https://doi.org/10.1134/S207956291905004XKoltsov V. // Plasma Phys. Tech. 2021. V. 8 (1). P. 5. https://doi.org/10.14311/ppt.2021.1.5Koltsov V. // Plasma Phys. Tech. 2021. V. 8 (1). P. 5. https://doi.org/10.14311/ppt.2021.1.5Кольцов В.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2021. Т. 12 (2). С. 84−90. [Koltsov V.V. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84 (10). P. 1691. https://doi.org/10.1134/S1063778821090192]. https://doi.org/10.1134/S2079562920060329Кольцов В.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2021. Т. 12 (2). С. 84−90. [Koltsov V.V. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84 (10). P. 1691. https://doi.org/10.1134/S1063778821090192]. https://doi.org/10.1134/S2079562920060329Rivlin L.A. // Quantum Electron. 2007. V. 37 (8). P. 723.Rivlin L.A. // Quantum Electron. 2007. V. 37 (8). P. 723.Wu Yu., Gargiulo S., Carbone F., Keitel C.H., Palffy A. // Phys. Rev. Lett. 2022. V. 128 (16). P. 162501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.162501Wu Yu., Gargiulo S., Carbone F., Keitel C.H., Palffy A. // Phys. Rev. Lett. 2022. V. 128 (16). P. 162501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.162501Chiara C.J., Carroll J.J., Carpenter M.P., Greene J.P., Hartley D.J., Janssens R.V.F., Lane G.J., Marsh J.C., Matters D.A., Polasik M., Rzadkiewicz J., Seweryniak D., Zhu S., Bottoni S., Hayes A.B., Karamian S.A. // Nature. 2018. V. 554. P. 216. https://doi.org/10.1038/nature25483Chiara C.J., Carroll J.J., Carpenter M.P., Greene J.P., Hartley D.J., Janssens R.V.F., Lane G.J., Marsh J.C., Matters D.A., Polasik M., Rzadkiewicz J., Seweryniak D., Zhu S., Bottoni S., Hayes A.B., Karamian S.A. // Nature. 2018. V. 554. P. 216. https://doi.org/10.1038/nature25483Morita M. // Prog. Theor. Phys. 1973. V. 49 (5). P. 1574–1586. https://doi.org/10.1143/PTP.49.1574Morita M. // Prog. Theor. Phys. 1973. V. 49 (5). P. 1574–1586. https://doi.org/10.1143/PTP.49.1574Ho Y.K., Zhang B.H., Yuan Z.S. // Phys. Rev. C. 1991. V. 44 (5). P. 1910.Ho Y.K., Zhang B.H., Yuan Z.S. // Phys. Rev. C. 1991. V. 44 (5). P. 1910.Zon B.A., Karpeshin F.F. // Sov. Phys. JETP. 1990. V. 70 (2). P. 224.Zon B.A., Karpeshin F.F. // Sov. Phys. JETP. 1990. V. 70 (2). P. 224.Zhang H., Wang X. Theory of Isomeric Excitation of 229Th via Electronic Processes. Frontieres in Physics. 2023.Beijing: China Institute of Atomic Energy. https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1166566Zhang H., Wang X. Theory of Isomeric Excitation of 229Th via Electronic Processes. Frontieres in Physics. 2023.Beijing: China Institute of Atomic Energy. https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1166566Otaza K., Arakawa R., Saito T. // Nucl. Phys. A. 1978. V. 297. P. 97.Otaza K., Arakawa R., Saito T. // Nucl. Phys. A. 1978. V. 297. P. 97.Saito T., Shinohara A., Otozai K. // Phys. Lett. B. 1980. V. 92. P. 293.Saito T., Shinohara A., Otozai K. // Phys. Lett. B. 1980. V. 92. P. 293.Fujioka H., Ura K., Shinohara A., Saito T., Otozai K. // Z. Phys. A. 1984. V. 315. P. 121.Fujioka H., Ura K., Shinohara A., Saito T., Otozai K. // Z. Phys. A. 1984. V. 315. P. 121.Kishimoto S., Yoda Y., Seto M., Kobayashi Y., Kitao S., Haruki R., et al. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. P. 1831. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.1831Kishimoto S., Yoda Y., Seto M., Kobayashi Y., Kitao S., Haruki R., et al. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. P. 1831. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.1831Летохов В.С. // Квантовая электроника. 1973. №4 (16). С. 125.Летохов В.С. // Квантовая электроника. 1973. №4 (16). С. 125.Grechukhin D.P., Soldatov A.A. On the Excitation of the Isomeric Level 235U (73 eV, 1.2+) by Quanta and Electrons. 1976. Moscow: Kurchatov Institute. Preprint IAE-2706 (in Russian).Grechukhin D.P., Soldatov A.A. On the Excitation of the Isomeric Level 235U (73 eV, 1.2+) by Quanta and Electrons. 1976. Moscow: Kurchatov Institute. Preprint IAE-2706 (in Russian).Collins C.B., Eberhard C.D., Glesener J.W., Anderson J.A. // Phys. Rev. C. 1988. V. 37 (5). P. 2267.Collins C.B., Eberhard C.D., Glesener J.W., Anderson J.A. // Phys. Rev. C. 1988. V. 37 (5). P. 2267.Collins C.B., Davanloo F., Iosif M.C., Dussart R., Hicks J.M., Karamian S.A., Ur C.A, Popescu I.I., Kirischuk V.I., Carroll J.J., Roberts H.E., McDaniel P., Crist C.E. // Phys. Rev. Let. 1999. V. 82 (4). P. 695. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.695Collins C.B., Davanloo F., Iosif M.C., Dussart R., Hicks J.M., Karamian S.A., Ur C.A, Popescu I.I., Kirischuk V.I., Carroll J.J., Roberts H.E., McDaniel P., Crist C.E. // Phys. Rev. Let. 1999. V. 82 (4). P. 695. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.695Goldanskii V.I., Namiot V.A. // Phys. Lett. B. 1976. V. 62 (4). P. 393. https://doi.org/10.1016/0370-2693(76)90665-1Goldanskii V.I., Namiot V.A. // Phys. Lett. B. 1976. V. 62 (4). P. 393. https://doi.org/10.1016/0370-2693(76)90665-1Arutyunayn R.V., Baranov I.Yu., Bolshov L.A., Vikhorev V.D., Dorshakov S.A., Koltsov V.V., Kornilo V.A., Krivolapov A.A., Malyuta D.D., Polyakov G.A., RimskyKorsakov A.A., Smirnov V.P., Tkalya E.V. Excitation of the Low-Lying Isomer of Uranium-235 in a Plasma Generated by an Electron Beam. 1990. Moscow: Kurchatov Institute/ Preprint IAE-5087/6 (in Russian).Arutyunayn R.V., Baranov I.Yu., Bolshov L.A., Vikhorev V.D., Dorshakov S.A., Koltsov V.V., Kornilo V.A., Krivolapov A.A., Malyuta D.D., Polyakov G.A., RimskyKorsakov A.A., Smirnov V.P., Tkalya E.V. Excitation of the Low-Lying Isomer of Uranium-235 in a Plasma Generated by an Electron Beam. 1990. Moscow: Kurchatov Institute/ Preprint IAE-5087/6 (in Russian).Arutyunyan R.V., Bolshov L.A., Vikharev V.D., Dorshakov S.A., Kornilo V.A., Krivolapov A.A., Smirnov V.P., Tkalya E.V. // Sov. J. Nucl. Phys. 1991. V. 53 (1). P. 23.Arutyunyan R.V., Bolshov L.A., Vikharev V.D., Dorshakov S.A., Kornilo V.A., Krivolapov A.A., Smirnov V.P., Tkalya E.V. // Sov. J. Nucl. Phys. 1991. V. 53 (1). P. 23.Koltsov V.V. // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 2018. V. 82 (10). P. 1320. https://doi.org/10.3103/S1062873818100143Koltsov V.V. // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 2018. V. 82 (10). P. 1320. https://doi.org/10.3103/S1062873818100143Wu Yu., Keitel C.H., Palffy A. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 122. P. 212501. https://doi.org/10.1103/Phys.Rev.Lett.122.212501Wu Yu., Keitel C.H., Palffy A. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 122. P. 212501. https://doi.org/10.1103/Phys.Rev.Lett.122.212501Tkalya E.V. // Sov. Phys. JETP. 1992. V. 75 (2). P. 200.Tkalya E.V. // Sov. Phys. JETP. 1992. V. 75 (2). P. 200.Griem H.R. Principles of Plasma Spectroscopy. 2005. Cambridge: Cambridge Univ. Press.Griem H.R. Principles of Plasma Spectroscopy. 2005. Cambridge: Cambridge Univ. Press.Никифоров А.Ф., Новиков В.Г., Фомин Н.Н. // ВАНТ. Сер.: Мат. модел. физ. процессов. 2007. Т. 2. С. 20.Никифоров А.Ф., Новиков В.Г., Фомин Н.Н. // ВАНТ. Сер.: Мат. модел. физ. процессов. 2007. Т. 2. С. 20.Никитин Е.Е., Смирнов Б.М. Медленные атомные столкновения. 1990. Москва: Энергоатомиздат.Никитин Е.Е., Смирнов Б.М. Медленные атомные столкновения. 1990. Москва: Энергоатомиздат.Slater J.C. Quantum Theory of Molecules and Solids. V. 1. Electronic Structure of Molecules. 1963. New York: McGraw-Hill.Slater J.C. Quantum Theory of Molecules and Solids. V. 1. Electronic Structure of Molecules. 1963. New York: McGraw-Hill.Ebeling W., Forster A., Fortov V.E., Gryaznov V.K., Polishchuk A.Ya. Thermophysical Properties of Hot Dense Plasmas. Teubner-Texte zur Physik. 1991. V. 25. Stuttgart: Teubner.Ebeling W., Forster A., Fortov V.E., Gryaznov V.K., Polishchuk A.Ya. Thermophysical Properties of Hot Dense Plasmas. Teubner-Texte zur Physik. 1991. V. 25. Stuttgart: Teubner.Mitchner M., Kruger C. Partially Ionized Gases. 1973. New York: Wiley.Mitchner M., Kruger C. Partially Ionized Gases. 1973. New York: Wiley.Goldstein G. Classical Mechanics. 1980. Massachusetts: Addison-Wesley Publ. Co.Goldstein G. Classical Mechanics. 1980. Massachusetts: Addison-Wesley Publ. Co.Grigoriev I.S., Meilikhov E.Z. (Eds.) Handbook of Physical Quantities. 1997. Boca Raton: CRC Press.Grigoriev I.S., Meilikhov E.Z. (Eds.) Handbook of Physical Quantities. 1997. Boca Raton: CRC Press.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.