Теория атомных столкновений - Мотт Н.
Скачать (прямая ссылка):
следует, кроме того, позаботиться о том, чтобы наблюдаемый резонанс не
был в значительной степени обусловлен так называемым допплеровым
расширением, т. е. влиянием теплового движения бомбардируемых ядер.
Допплеровому расширению1) соответствует кажущаяся ширина уровня Д, равная
4=20?"тг)''!-
Здесь т - масса нейтрона, М - масса ядра, Т - температура вещества,
содержащего рассматриваемые ядра, а х- постоянная Больцмана.
Экспериментальные данные. Значительные успехи техники, достигнутые за
последние годы, сделали возможным более детальное исследование сечений
медленных нейтронов. Мы ограничимся здесь рассмотрением некоторых
результатов, полученных в последних работах. Обзор более ранних работ по
этому вопросу, в которых использовались косвенные методы определения
сечений, содержится в статье Бете [23].
Наличие мощных источников нейтронов в виде урановых котлов позволяет
получать монохроматические лучки медленных нейтронов, используя для этого
брегговские отражения под соответствующим углом от поверхности
кристаллов, таких как LiF.- Пользуясь такими пучками, можно провести
исследования, необходимые для указанного выше анализа.
Весьма полезным оказался метод модулиронанного источника нейтронов,
предложенный впервые Альварецом [28], а также Фертелем, Гиббсом, Муном,
Томсоном и Вин-Вильямсом [29]. С помощью дискриминирующего усилителя или
другого аналогичного прибора можно отобрать для изучения только такие
нейтроны, которые поступают в детектирующую систему в те-
") См. [23].
364
ГЛ. XIII. ЯДЕРНЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ
чение определенного заданного промежутка времени с момента их выхода из
источника, т. е. можно отобрать нейтроны в заданном интервале скоростей.
Этот метод дает возможность определить резонансные энергии, а также
значение произведения ^макс. однако он не обладает пока достаточно
высокой разрешающей способностью для того, чтобы- можно было определить
величину ^макс. в той области, где Qc пропорционально Е~1/2, этот метод
может быть использован для определения qc и qs.
С точки зрения возможностей изучения поглощения нейтронов, одним из
наиболее подходящих элементов является
кадмий. Это связано с тем, что кадмий в сильной степени поглощает
нейтроны, обладающие обычной тепловой энергией. Поэтому данные о
константах, характеризующих возбужденный комплекс, образовавшийся в
результате захвата медленного нейтрона кадмием, являются более точными и
надежными, чем для любого другого элемента.
Фиг. 61 иллюстрирует зависимость полного сечения захвата нейтронов
кадмием от энергии по данным Сойера, Воллана, Бернштейна и Петерсона
[30], полученным по методу диффракции нейтронов от кристалла. Резонансный
характер поглощения в этом случае очевиден; при этом показано, что
величина сечения хорошо согласуется со значением, вычисленным по формуле
(13.20), при (?ГК0' = 7,25 - 10"21 см2, Ен = 0,178 эв и Г = 0,110 эв. Эти
результаты находятся в очень хорошем согласии с данными, полученными
недавно другими авторами [31 - 33].
Мойер, Петерс и Шмидт [34] показали, что за столь сильное поглощение
нейтронов кадмием ответственным является изотоп Cd113, содержание
которого в естественном элементе составляет 12,3%. Спиновое квантовое
число этого изотопа равно 1/i. Даннинг, Петрам, Финк и Митчел [35]
установили, что сечение упругого рассеяния не превышает 1% величины
полного сечения. Наконец, измерения Бермана [36] показали, что сечение
упругого рассеяния равно (40 ± 15) • 10~24 см.
На основании этих данных Гг и равны соответственно 0,11 • 10_3 и 0,60 •
10-3 эв, а угловое квантовое число резонансного уровня равно единице, а
не нулю.
о qi аг о,з ол as ав
Энергия нейтрона (в эв)
Фиг. 61. Наблюдаемое полное сечение поглощения медленных нейтронов в
кадмии.
§ 2. РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ЯДЕРНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ 365
Для других элементов мы не располагаем столь полными и достоверными
данными, как для кадмия. В табл. 23 приведены результаты ряда измерений
сечений для различных элементов1). Эти данные по возможности подвергнуты
тщательному анализу, причем в ряде случаев сделаны предположения о
возможном присутствии того или иного изотопа, а спиновый множитель
[l±l/(2s + l)] принят равным единице. Следует указать, что европий,
диспрозий и ртуть обнаруживают резонансные уровни с малой отрицательной
энергией.
Во всех случаях составное ядро, образовавшееся в результате захвата
нейтрона, обладает энергией возбуждения порядка 7 - 9 • 10е эв.
Исследование распределения резонансных энергий дает возможность сделать
некоторые выводы также и о расстояниях между уровнями для данного
возбужденного состояния. Особый интерес представляет случай тантала,
состоящего только из одного изотопа. В этом случае наблюдается пять
резонансных уровней в интервале между 0 и 40 эв\ это указывает на то, что
для тяжелого ядра расстояние между уровнями несколько меньше 10 эв.
Аналогичный результат получен и для иода, который также состоит из одного
