Теория атомных столкновений - Мотт Н.
Скачать (прямая ссылка):
515 (1934).
40. Roy and Rose, Proc. Roy. Soc., A149, 511 (1935).
41. Hiedemann, Ergebn. d. Exakt. Naturwiss., 14, 201 (1935); Olden-
burg and Frost, Chem. Rev., 20, 99 (1937).
-42. Глесстон, Лейдлер и Эйри н г. Теория абсолютных скоростей реакций,
М., 1948.
Глава XIII
ЯДЕРНЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ
Со времени выхода в свет первого издания этой книги " области ядерной
физики достигнут значительный процесс. Наличие сильных источников
нейтронов и радиоактивных изотопов, получаемых при искусственных цепных
реакциях в котлах, несомненно приведет в ближайшем будущем к еще более
быстрому развитию физики ядра. В настоящей главе мы не ставим своей
задачей дать исчерпывающий обзор всех современных данных о ядерных
столкновениях, но предполагаем лишь проиллюстрировать теорию, изложенную
в предыдущих главах (особенно, в гл. II, III и VIII), в применении к
исследованию ядерных столкновений.
Принято обычно различать два типа ядерных столкновений: столкновения,
которые можно рассматривать в приближении задачи об одной частице, и
столкновения, которые могут быть исследованы лишь с помощью метода
комплекса (гл. VIII, § 8). Ко второму типу относятся все столкновения
между ядрами, за исключением столкновений между очень легкими ядрами.
Изучение столкновений между наиболее легкими ядрами, в частности между
нейтронами и протонами, представляет, однако, особый интерес, так как
именно таким путем можно надеяться получить подробные сведения о силах
взаимодействия между нуклонами. Поэтому прежде всего мы рассмотрим
столкновения между простейшими ядрами.
Столкновения, которые могут быть описаны только с помощью метода
комплекса, или метода составного ядра, в свою очередь различаются по
степени связанных с ними резонансных явлений.' В случае медленных
нейтронов эти эффекты обнаруживаются наиболее четко при столкновениях со
средними и тяжелыми ядрами. Бомбардировка протонами и а-частидами,
напротив, наиболее эффективна для изучения резонансных явлений в легких
ядрах. Этим вопросам посвящен § 2.
Физика медленных нейтронов отнюдь не исчерпывается изучением резонансных
явлений при столкновениях нейтронов со средними и тяжелыми ядрами.
Столкновения медленных нейтронов <со связанными протонами, их диффракция
на кристаллах, поляризация при рассеянии ферромагнетиками (благодаря
магнитному
348
ГЛ. XIII. ЯДЕРНЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ
взаимодействию с атомными электронами) - все эти явления, представляющие
весьма большой интерес, рассматриваются в § 3 и 4.
Столкновения быстрых частиц со средними и тяжелыми ядрами представляют
собой примеры таких случаев, когда имеет место перекрытие резонансных
уровней комплекса (гл. VIII, § 8); эти вопросы рассматриваются вкратце в
§ 5.
Деление ядер рассматривается в заключительном § 6 как пример дальнейшего
приложения теории к исследованию ядерных столкновений, а также реакций,
возникающих между различными изотопами.
§ 1. Простейшие ядерные столкновения и закон взаимодействия между
нуклонами1)
1. Упругие столкновения нейтронов и протонов. Простейшими ядерными
столкновениями являются столкновения между нейтроном и протоном и между
двумя протонами. Эти столкновения могут рассматриваться как задача об
одной частице; их исследование имеет весьма существенное значение для
установления закона взаимодействия между нуклонами.
Рассмотрим прежде всего предельное значение сечения для рассеяния
нейтронов протонами при малых энергиях. Оно почти полностью будет
определяться рассеянием нейтронов с относительным моментом количества
движения, равным нулю. Потенциальная энергия силы, вызывающей рассеяние
этих нейтронов, может быть представлена в виде потенциальной ямы ширины а
и глубины где М - масса нейтрона. Опыт показал, что
в относительной системе координат угловое распределение рассеянных
нейтронов с энергиями вплоть до 7 Мэе и даже боле& высокими все еще
изотропно и, следовательно, может относиться только к дейтронам с / = 0,
Поскольку приведенная длина волны к/2 я относительного движения нейтрона
с энергией 7 Мэе-и протона равна 3 • 10~13 см, отсюда следует, что ширина
потенциальной ямы не может значительно превышать эту величину. Полагая,
что такая же потенциальная яма определяет-и энергию связи дейтрона Е0, мы
можем определить постоянную к0, воспользовавшись для этого соотношением
tg [(А8 - "g)V" "1----------- , (13.1.)
г) Изложение теории столкновений двух частиц в книге Мотта и Месс(r)
несколько устарело. Сейчас показано (Ландау и Смородинский, 1940 г. -и
ряд последующих работ американских авторов), что реконструировать
потенциал по наблюдению сечения невозможно. Из этих наблюдений можно лишь
определить две постоянные, так называемые эффективный радиус и длина
рассеяния (для каждого значения суммарного спина системы)-Подробнее см.,
например, [107, 108]. (Црим. ред.)
§ 1. ПРОСТЕЙШИЕ ЯДЕРНЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ
349
где у.2 -ME 0/%2. Отсюда следует, что к0 должно быть велико по "равнению
с х. Для вычисления сечения рассеяния при малых значениях энергии можно
