Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
а<2 1(Г13см. (84.7)
Таким образом, опыты по (и—/>)-рассеянию дают возможность оценить верхнюю границу радиуса действия ядерных сил/ Эту оценку мы использовали в § 82 для получения Ко"™ и К0.
2. ДАЛЬНЕЙШИЙ АНАЛИЗ (о-р)-РАССЕЯНИЯ ПРИ МАЛЫХ ЭНЕРГИЯХ. СПИНОВАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЯДЕРНЫХ СИЛ
Кроме углового распределения в опытах по (и— /^-рассеянию была получена зависимость сечения рассеяния от энергии. Сечение а для нейтронов данной энергии Г может быть найдено измерением убывания интенсивности / нейтронного пучка, на пути которого поставлен рассеиватель с толщиной х и концентрацией ядер и.
Измерив отношение J/J0 = exp( — пах) при разных энергиях падающих нейтронов, можно получить зависимость сечения от энергии ст(Г). Совокупность таких опытов, проведенных в разное время, дала результаты, изображенные на рис. 316 сплошной кривой (справа вверху отдельно показан ход сечения в области больших энергий). Результаты эксперимента могут быть сопоставлены с теоретической формулой (83.31), из которой следует
5-ИГ24 "2,22+Г/2'
<?теор = л^, „.,„, (84.8)
где Г—в МэВ; ст<.ор — в см2. Сопоставление с ажеп (рис. 316) показывает, что теоретическое сечение (штриховая кривая) в области энергии Г< 1 МэВ идет значительно ниже экспериментального.
Наблюдающееся расхождение объясняется тем, что при получении формулы (83.31) неявно предполагалась независимость ядерных сил от взаимной ориентации спинов нуклонов,
40 Глава XIV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при низких энергиях
е Ю~2*см2 е,Ю~2\мг в связи с чем казалось, что
' '" в качестве потенциальной ямы
можно взять хорошо изученную яму из дейтронной задачи. Но спины нуклонов в дейтроне параллельны, а в опытах по изучению (я— />)-рассеяния могут быть как параллельны, так и ан-типараллельны (неполяризо-ванные пучки и мишени). Расхождение эксперимента с теорией означает несправедливость предположения об отсутствии спиновой зависимости ядерных сил. Для учета обоих спиновых состояний взаимодействующих If tj,
нуклонов {rip и rip) и их статистических весов 21+1 (3 и 1 соответственно) была предложена более общая, чем (83.31), формула:
10е Г, 36
Рис. 316
nti2
т
- + -
И U
AW+T/2 \AW\ + T/2
(84-9)
Эта формула удовлетворительно передает экспериментальную кривую на рис. 316 в интервале энергий нейтронов
0<7;^1МэВ, если принять |AW| = 0,07 МэВ.
Казалось бы, такое совпадение говорит о том. что кроме
ТТ
дейтрона с энергией связи ДИ/Г=2,22 МэВ существует еще одно ядро 2Н с нулевым спином и очень малой энергией связи ДИК=0,07 МэВ. Однако это неверно. Дело в том, что по своей структуре (сечение положительно) формула (84.9) требует, чтобы в качестве A W в ней стояло обязательно положительное U
значение |AW|. Между тем физический смысл энергии связи
U U
имеет только AfV>0. Значение же AW<0 вообше не имеет
§ 84. Нуклон-нуклонные взаимодействия при Т< 20 МэВ
41
физического смысла*, хотя и для него формула (84.9) столь же хорошо аппроксимирует экспериментальную кривую. По
этой причине параметр а1& неудобен для интерпретации полученного результата.
Более удобным параметром является введенная выше длина рассеяния а0, которая всегда имеет определенный физический смысл. Напомним, что для потенциала притяжения наличию связанного состояния соответствует ао>0, а его отсутствию а0<0.
В соответствии с (83.33) и по аналогии с (84.9) сечение рассеяния медленных нейтронов на протонах можно выразить через триплетную а0, и синглетную a0s длины рассеяния:
(84.10)
Точность этой формулы такова же, как и формулы (84.9). В пределе при k-*0
аяр = п{За& + аЪ). (84.11)
Если считать, что а0г=4,32 • 10"13 см, то для совпадения °"ир с с3™ = 20-10"24см2 надо принять |a0s|«24• Ю-13 см.
Формула (84.11) не дает возможности определить знак a0s Для синглетного состояния. Поэтому без дополнительного анализа нельзя установить, является синглетное состояние связанным или нет**. Ответ на этот вопрос был получен при рассмотрении опытов по рассеянию нейтронов на молекулярном водороде.
3. РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ НА ОРТО-И ПАРАВОДОРОДЕ
Известно, что молекулярный водород в нормальном состоянии состоит из молекул двух типов: с параллельно (ортоводород) и антипараллельно (параводород) направленными спинами обоих протонов молекулы.
* Условно можно говорить о том, что значение ЛИ/<0 хараггЬризует степень недостаточности глубины V0 потенциальной ямы (т. е. величину разности ЛК=К™"—К0), для того чтобы в ней могло существовать связанное состояние. Раньше о; такой яме с глубиной К0<Ко™ и ЛИ/<0 говорили, что она имеет виртуальный уровень.
** Другими словами, без дополнительного анализа нельзя исключить возможность существования в природе очень слабо связанного (поэтому трудно наблюдаемого) ядра ?Н с нулевым спином.
42 Глава XIV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при низких энергиях
Из квантовомеханических соображений (антисимметрия волновой функции \|/н относительно перестановки двух протонов) следует, что ортоводород может существовать только в состояниях с нечетным • вращательным моментом (j=l, 3, ...), а параводород—с четным (J=0, 2, ...).
