Теория атомных столкновений - Мотт Н.
Скачать (прямая ссылка):
отвечающего образованию комплекса при захвате нейтрона, главным образом
вследствие различного влияния потенциального барьера. Если длина волны
падающей частицы значительно больше, чем размеры ядра, то Q% определяется
формулой, аналогичной формуле (13.104а), но I |>пр' отличается при этом
от ГГр- множителем е~р, представляющим собой вероятность проникновения
через барьер частиц с нулевым моментом количества движения, а именно:
В том случае, когда падающая частица не является простым нуклоном, в эту
формулу следует ввести еще дополнительный множитель, величина которого
меньше единицы. Этот множитель учитывает необходимость выполнения
определенных ориентационных условий для образования комплекса. Однако
этот эффект, повидимому, не играет существенной роли даже для а-частиц.
Если длина волны падающей частицы меньше размеров ядра, то в соответствии
с формулой (8.1046) имеем
где e~pi - вероятность прохождения через барьер, а - вероятность
прилипания для частиц, имеющих квантовое число, отвечающее моменту
количества движения, равное е. Если ?г можно положить равным единице для
всех значений I, при которых e~pi достаточно велико, то вместо (13.108)
получаем
(13.107)
(13.108)
(13.109)
где
й=2(2* + 1)е-*1.
(13.110)
400
ГЛ. XIII. ЯДЕРНЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ
В любом случав 1е может быть вычислено с помощью формулы (3.36). Если
вероятность прилипания значительно меньше единицы, то обычно достаточно
положить
<& = 1?С" (13.111)
где С, если отвлечься от ориентационного множителя, практически такое же,
что и для нейтронов с той же скоростью.
Распад тяжелых ядер под действием дейтронов представляет особый случай,
так как в связи с исключительно низкой энергией связи дейтрон может
распасться до того, как протон полностью проникнет через потенциальный
барьер. В таком случае может иметь место захват нейтрона и испускание
протона. Предположение о возможности такого процесса впервые было
выдвинуто Оп-пенгеймером и Филлипсом [101]; в дальнейшем оно было
рассмотрено рядом авторов [102]. Этот процесс, повидимому, не играет
существенной роли для легких ядер, но является ответственным за
относительно большое значение сечений для распада тяжелых ядер при
бомбардировке их дейтронами.
§ 6. Деление ядер
Энергия связи ядра, рассчитанная на одну ядерную частицу, достигает,
максимального значения в случае ядер, масса которых близка к массе ядра
никеля, а затем снова убывает по мере дальнейшего возрастания массового
числа. Отсюда следует, что такое ядро, как ядро урана, является
энергетически весьма неустойчивым по отношению к делению на два более
легких ядра сравнимой массы. Вероятность такого деления ядра обычно очень
мала в связи с большой величиной энергии активации той конфигурации,
через которую эта система должна пройти для того, чтобы могло произойти
деление. В случае ядра U235 захват медленного нейтрона приводит к
образованию комплекса U236, который уже обладает энергией возбуждения,
превышающей энергию, необходимую для перехода через активированное
состояние,-энергия связи нейтрона больше энергии активации. Поэтому
имеется значительная вероятность того, что комплекс распадается таким
путем, вместо того чтобы освободиться от избытка энергии путем у-
излучения или повторного испускания нейтрона. Для других ядер,
встречающихся в естественных условиях в достаточном количестве, захват
теплового нейтрона не приводит к образованию комплекса, обладающего
энергией, превышающей энергию активированного состояния. Нейтроны с
кинетической энергией порядка 0,5 Мэв или больше могут, однако,
образовывать такие сверхактивированные комплексы при столкновении с
некоторыми другими ядрами, в частности при столкновении с и238 и Th232.
§ 6. ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
401
Явление деления ядер впервые было открыто в 1939 г. Ганом и Штрассманом
[103], получившими при реакции медленных нейтронов с ураном продукт,
обладающий химическими свойствами бария. Вскоре Мейтнер и Фриш [104]
выдвинули предположение о механизме этой реакции; теория этого вопроса
изложена подробно в работе Бора и Уилера [105], ставшей сейчас
классической. Хотя экспериментальные данные относились только к
естественному урану, Бор и Уилер, исходя из теоретических соображений,
пришли к определенному заключению о том, какие именно изотопы являются
ответственными за различные наблюдаемые, эффекты. Поскольку развитые ими
методы исследования являются превосходной иллюстрацией применения теории
ядерных столкновений, мы остановимся здесь кратко на их рассмотрении.
Полученные экспериментальные результаты заключались в следующем.
а) Резонансный захват, сопровождающийся излучением1), наблюдается в
случае нейтронов с энергиями порядка 25 эв; при этом сечение, усредненное
по резонансной области, равно 1,2.10-21 см*.
б) Измеренное сечение захвата для этих нейтронов равно 1,2- 10-21 см2.
Это сечение Qg связано с сечением, отвечающим точному резонансу Qpea.,
соотношением вида [23]
&=4&ез./(?), (13-112)
