3.2. Данные, описывающие спектроскопические свойства атомных ядерВ БД «Полная реляционная база ядерно-спектроскопических данных (Relational ENSDF)», где ENSDF - Evaluated Nuclear Structure Data File - означает «Файл оцененных данных по структуре ядер» (http://cdfe.sinp.msu.ru/services/ensdfr.html) собрана вся опубликованная к настоящему времени информация о состояниях (уровнях) всех известных в настоящее время (~3500) атомных ядер и переходах между ними:
Массив ядерно-спектроскопической информации ENSDF создан и поддерживается Национальным центром ядерных данных США в рамках широкого международного сотрудничества экспертов по оценке свойств атомных ядер NSDD. Массив предоставляется сотрудничающим организациям для использования по интересам. В ЦДФЭ на основе этого массива создана оригинальная не имеющая аналогов по мощности и гибкости поисковых возможностей реляционная БД – исходный массив ENSDF (файл последовательного доступа) был разобран на отдельные блоки смысловой информации и собран в БД с использованием развитой системы идентификации. В результате в созданной БД любой смысловой раздел исходного массива может быть запрошен в логической связи с любым другим смысловым разделом системы. Система была разработана таким образом, чтобы обеспечить пользователям все возможности поиска данных по всем свойствам ядер, информация по которым представлена в ENSDF. Разработанная система не содержит обязательных полей – любое поле можно оставить пустым. В работе системы существует только одно ограничение – в случае очень общего запроса с большим количеством выходных полей, для избежания перегрузки системы, пользователю будет выдано предписание с просьбой уточнить запрос.
Поисковая система полной БД представляет собой своеобразную «информационную матрешку» (Рис. 11), которую пользователь по своему усмотрению может раскрывать из любого нужного ему места (сверху, снизу, из середины), формируя запрос к системе именно тех данных, которые ему необходимы по разделам:
|
3.2.1. Группы параметров раздела “Основная информация (Core information)”Данная группа параметров (Рис. 12) даёт возможность поиска по основным характеристикам атомного ядра, его состояний (уровней), гамма переходов с его уровней, конечных уровней γ-переходов, α-распадов, β-распадов, К-захватов на уровни атомного ядра и начальных уровней данных распадов. Группа параметров «Ядро – Nucleus”. Данная группа параметров (Рис. 13) позволяет задать (большие окошки “Querry parameters” слева) для поиска значения массы и заряда изучаемого атомного ядра при особом учете факта его стабильности и сформировать выходную форму запроса (метки в маленьких окошках “Select for output” справа). Принцип формирования запроса (большие окошки) и выходной формы (маленькие окошки) является общим для всех групп параметров БД. Группа параметров «Уровень — Level». Данная группа параметров (Рис. 14) позволяет задать параметры для поиска и/или выдачи различных характеристик уровня атомного ядра:
Для иллюстрации организации поиска и формирования формы выходных данных на Рис. 15 приведен ответ системы на запрос: «Найти ядра, в которых имеются уровни со спином J = 89/2 и при этом указать сами ядра, а также энергию и спин-четность соответствующих состояний». Для выполнения этого запроса необходимо:
Следует отметить, что в виде подобных таблиц с числом и
содержанием столбцов, соответствующими сформированным пользователем выходным
формам, будут выданы ответы на любые запросы, организуемых с помощью БД по
ядерной спектроскопии. При этом первым столбцом выходной таблицы всегда будет
являться столбец с названием «ENSDF Source», содержащий 2 раздела – числовой
(указан первым) и графический «Level plot», указанный вторым.
Группа параметров «Гамма переход – Gamma
transition» включает в себя две подгруппы – «Гамма излучение Gamma ray» и
«Конечный уровень – Final level».
Вторая подгруппа (Рис. 17, нижняя часть – “Final level”) позволяет для уровней конечных ядер задать те же параметры, что предусмотрены и для исходных ядер (см. Рис. 14). Группа параметров «Распад – Decay». Данная группа параметров (Рис. 18) описывает характеристики начального уровня родительского ядра (все параметры, перечисленные в предыдущих разделах для исходного и конечного ядер), а также параметры α-распадов (энергия α-частицы, Hindrance factor, β-распадов (энергия, интенсивность, log ft). Параметр «Тип данных – Data type». Данный параметр позволяет задать наборы данных, по которым будет производиться поиск. Данные в ENSDF делятся на две большие группы:
|
3.2.2. Группы параметров раздела «Дополнительная информация (Additional information)»Эта группа параметров включает в себя характеристики эксперимента (тип распада, описание реакции – Рис. 19), библиографические сведения (дата и ссылка – Рис. 20) и энергетические характеристики ядра (полная энергия α-распада, энергии отделения нейтрона и протона, значение Q – Рис. 21).
3.2.3. Группа параметров «Изомерные состояния ядра – Isomeric states of nucleus»Эта группа включает в себя (Рис. 22) характеристики ядра (заряд или символ, массовое число), имеющего изомерные состояния и характеристики таких уровней (энергия, спин, четность, время жизни). |
3.2.4. Группа параметров «Исходные файлы – Source files (ASCII)»Эта группа включает в себя (Рис. 23) полные исходные файлы (фрагменты исходного массива ENSDF в формате ASCII) с информацией об уровнях и переходах конкретных ядер с заданным массовым числом. |
3.2.5. Примеры обработки запросов в БД «Relational ENSDF» Один из простейших запросов к БД («Найти ядра, в которых
имеются уровни со спином J = 89/2 и при этом указать ядра, а также
энергию и спин-четность состояний») был рассмотрен выше (Рис. 15). Очевидно, что
он имеет огромное число модификаций, обработка которых в БД принципиально ничем
не отличается от рассмотренной выше – уровни с определенными энергиями,
изоспинами, временами жизни, переходы с определенными характеристиками, уровни
конечного ядра с определенными параметрами и т.д. и т.п. Для обработки такого сложнейшего запроса необходимо всего лишь последовательно заполнить или просто отметить соответствующие окошки в нескольких входных формах:
Следует еще раз отметить, что любые уточнения характеристик
исходного и конечного ядер, параметров переходов между уровнями могут
добавляться принципиально безо всяких ограничений.
На Рис. 25 приведен результат поиска, который представляет собой абсолютно новый научный результат (не обсуждавшийся ранее в научной литературе, открывший целое новое направление исследований по структуре атомных ядер – поиск и исследование условий существования новых магических чисел). Вопрос для выполненного поиска формулировался так – «Найти энергии первых (нижних) уровней со спином и четностью JP = 2+ в ядрах с Z = 20 (изотопы Ca) и Z = 40 (изотопы Zr)». Хорошо видно, что максимальные значения энергий таких уровней – одной из наиболее характерных признаков магичности ядер – четко выделяют не только два хорошо известных дважды магических ядра – 4020Ca20 (3.904 МэВ) и 4820Ca28 (3.831 МэВ), а также магическое по числу нейтронов (N = 50) ядро 9040Zr50 (2.186 МэВ), но и ядро 9640Zr56 (1.750 МэВ), которое ни по числу протонов (Z = 40), ни по числу нейтронов (N = 56) к магическим ядрам никогда и никем не относилось. В нескольких работах, в которых исследовалось поведение в соседних ядрах ряда других параметров (например, параметра квадрупольной деформации, отношения энергий первых уровней с JP = 4+ и JP = 2+), было показано, что ядро 9640Zr56, как и несколько других, действительно являются ядрами, имеющими явно выраженные свойства, типичные для классических магических ядер, но никоим образом не описываемыми традиционной классической моделью оболочек. |