Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Значение фаз полностью определяет потенциал V, с помощью которого можно понять всю картину взаимодействия. Однако задача определения фаз по сечению (фазовый анализ) очень сложна, и хотя она принципиально имеет однозначное решение, практически пока не решена полностью ни для одного случая (для решения этой задачи надо знать ход сечения во всем интервале энергий и для всех углов).
Тем не менее иногда (когда рассеяние определяется небольшим числом парциальных волн с невысоким /) о величине фаз удается получить достаточно определенные сведения, позволяющие делать существенные заключения о свойствах сильного ядерного взаимодействия. Такие случаи будут рассмотрены ниже.
§ 84. Нуклон-нуклонные взаимодействия при Т<20 МэВ
37
§ 84. Нуклон-нуклонные взаимодействия при малых энергиях {Т<20 МэВ)
Рассмотрим опыты, с помощью которых может быть проанализирован характер ядерных сил, и в частности найден радиус сильного ядерного взаимодействия а. Естественно, эту задачу можно решить в результате изучения элементарных взаимодействий. К ядерной модели атома Резерфорд пришел, как известно, изучая рассеяние ос-частиц. В этих опытах было установлено, что атомное ядро имеет размеры Л* Ю-12 см. Для того чтобы получить более точные сведения о радиусе действия ядерных сил, надо рассмотреть «более элементарные», если можно так выразиться, процессы. Лучше всего характер ядерных сил изучать с помощью описываемых ниже взаимодействий между нуклонами, а также взаимодействий между я-мезонами и нуклонами. Взаимодействие последнего типа является «более элементарным», так как оно происходит между источниками ядерных сил (нуклонами) и переносчиками сильного ядерного взаимодействия — ядерными квантами (я-мезонами). Такие взаимодействия будут рассмотрены в § 111, п. 1. В § 112, пп. 6 и 7 будет также рассмотрено взаимодействие между двумя ядерными квантами —(я —я)-взаимодействие.
Наконец, истинно сильное взаимодействие между кварками, внешним отражением которого являются ядерные силы, будет рассмотрено в гл. XXI.
1. (л-р)-РАССЕЯНИЕ ПРИ МАЛЫХ ЭНЕРГИЯХ И РАДИУС ДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНЫХ СИЛ
(и-/>)-Рассеяние в области малых энергий (Т<20 МэВ) исследовалось тремя методами:
1) изучением распределения по энергии и углу протонов отдачи в камере Вильсона;
2) изучением распределения по энергии и углу протонов отдачи в фотопластинках;
3) изучением распределения по энергиям протонов отдачи в ионизационной камере.
Напомним, что в соответствии с импульсной диаграммой для случая упругого столкновения нерелятивистских частиц с равными массами справедливы следующие соотношения (см. § 24, п. 1):
ctg0ctg\|/=l; 9 + \|/=л/2; 9 = 20, (84.1)
где 0'—угол рассеяния в с.ц.и., а 9 и \|/—углы рассеяния и отдачи в л. с. к.;
38 Глава XIV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при низких энергиях
/?„=/?0cos9; 7; = То cos29; j
рр=р0 sinQ; 7^= То sin29, j
где p„ и T„ — соответственно импульс и кинетическая энергия рассеянного нейтрона; рр и Тр—соответственно импульс и кинетическая энергия протона отдачи; р0 — начальный импульс нейтрона; Т0 — начальная кинетическая энергия нейтрона.
В первых двух методах изучалось распределение угла \|/ между направлением падающего нейтрона и направлением образовавшегося протона отдачи. Изучение углового распределения этим методом показало, что число рассеянных нейтронов в л. с. к., приходящихся на единицу телесного угла, пропорционально cos 9:
da(Q)ldil = A cosQ. (84.3)
При исследовании энергетического распределения протонов отдачи в ионизационной камере оказалось, что это распределение имеет равную вероятность для всех возможных энергий
протонов от 0 до То, где Т0 — начальная энергия падающих нейтронов (рис. 315). Легко видеть, что равномерное распределение протонов отдачи по энергиям эквивалентно закону cos9 для углового распределения рассеянных нейтронов. Действительно, с учетом телесного угла 3|5 закон cos9 для л.с.к. должен быть
ис' записан следующим образом:
da (9) ~ cos9 sin9rf9 ~ rf(sin2 9) ~ dTp/ Т0. (84.4)
Это означает, что функция распределения по энергии равняется константе.
Таким образом, все опыты, в которых изучалось (п—р)-рассеяние, независимо от того, производилось ли непосредственное исследование углового распределения протонов отдачи или снимался их энергетический спектр, приводили к одному и тому же результату: угловое распределение рассеянных нейтронов в л.с. к. описывается законом cos9.
Так как для рассеяния частиц с равными массами справедливо соотношение (84.1), то, заменив в выражении (84.4) 9 на 9', получим
do(Q)~smQ'dQ'~dCi: (84.5)
где dCl'— элемент телесного угла в с. ц.и. Угловое распределение медленных рассеянных нейтронов в с.ц.и. сферически-сим-
метрично
= const
§ 84. Нуклон-нуклонные взаимодействия при Т< 20 МэВ 39
Согласно квантовой механике это означает, что рассеяние происходит только с 1=0, т.е. что уже при /=1 параметр удара р!=Х>а (а—радиус ядерных сил), где X в е.ц.и. (см)
Х= " (84.6)
(Г берется в л.с.к. и выражается в МэВ). Для Г=20 МэВ получаем
