Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
При этом следует подчеркнуть, что вклад второго слагаемого в потенциал очень значителен, так как в зависимости
д0» = 5,43- Ю-13 см; a0s= —23,71 - Ю-13 см; г,* =1,75-НГ13 см; г,эф = (2,76±0,07)-10-13 см.
(84.18)
4. ТЕНЗОРНЫЕ И СПИН-ОРБИТАЛЬНЫЕ СИЛЫ
(84.19)
§ 84. Нуклон-нуклонные взаимодействия при Т< 20 МэВ
45
Рис. 318 Рис. 319
от его величины глубина потенциальной ямы изменяется настолько, что реальная система превращается в виртуальную.
Потенциал вида (84.19) лучше описывает взаимодействие между нейтроном и протоном, чем простой потенциал типа У(г). Однако из-за того, что оба потенциала являются центральными, ни тот, ни другой не позволяет объяснить одно из существенных свойств ядерных сил.
В § 82 мы говорили о том, что дейтрон обладает положительным квадрупольным моментом. Это означает, что распределение электрического заряда в дейтроне несимметрично и может быть представлено вытянутым вдоль спина дейтрона эллипсоидом вращения (рис. 319, а). Таким образом, направление спина в дейтроне I,, связано с направлением его оси. Другими словами, ядерные силы нельзя считать центральными силами, так как взаимодействие определяется не только расстоянием между частицами, но и их расположением относительно направления спинов. (На схематическом* рисунке 319 случаю б соответствует более сильное взаимодействие, чем случаю в.) О силах такого типа говорят, что они имеют тензорный характер.
Тензорный характер ядерного взаимодействия может быть описан, если в потенциальную функцию ввести третье слагаемое K3(r)(snn)(spn), представляющее собой комбинацию функции координат к3(г) и скалярной величины (s„n)(spn), значение которой определяется проекциями спинов на направление единичного вектора n = r/r (т. е. взаимным расположением оси дейтрона и их спинов)**.
Как было замечено в § 80, существование спин-орбитальных сил для нуклонов ядра, возможно, указывает на то, что между двумя свободными нуклонами также действуют спин-орбитальные силы. К аналогичному заключению приводит Наблюдение поляризационных явлений при рассеянии быстрых
¦ На самом деле оба нуклона «размазаны» внутри дейтрона таким образом, что плотность электрического заряда по объему ядра равномерна (см. § 7).
** Нельзя брать (I п), так как это псевдоскаляр.
46 Глава XIV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при низких энергиях
нуклонов, а также рассмотрение угловой зависимости сечения (р—р)-рассеяния при больших энергиях (см. § 86, п. 5).
Спин-орбитальные силы можно учесть, если в потенциал ввести четвертое скалярное слагаемое
у*{'Ш (84-2°)
которое равно нулю при малых энергиях нуклонов (когда /=0) и растет с ростом энергии (точнее, с ростом /).
Таким образом, общий вид потенциала, описывающего взаимодействие между нейтроном и протоном с учетом спиновой и спин-орбитальной зависимости ядерных сил -и их тензорного характера, должен содержать по крайней мере четыре слагаемых:
K(r)= V,(r)+ K2(r)(Sls2)+ K3(r)(Sln)(e2n)+ Mr)(sl), (84-21)
каждое из которых является скаляром. Более того, при рассмотрении (л—/>)-рассеяния при высоких энергиях обнаруживается новое, очень существенное свойство ядерных сил—их обменный характер, объяснение которого требует удвоения числа слагаемых в потенциале (см. § 86, п 3).
5. (р-р)-РАССЕЯНИЕ ПРИ МАЛЫХ ЭНЕРГИЯХ
Из устойчивости ядер, состоящих из нейтронов и протонов (например, ядра 2He, содержащего два протона и два нейтрона), следует, что между протонами существуют ядерные силы притяжения, которые на малых расстояниях преобладают над кулоновским расталкиванием.
Взаимодействие между двумя протонами может быть изучено в опытах по (р —/>)-рассеянию. Идея таких опытов заключается в обнаружении отклонения экспериментального значения сечения от теоретически рассчитанного для кулоновс-ких сил.
Ввиду сравнительной простоты получения моноэнергетических протонов опыты по {р—/>)-рассеянию проще опытов по (и— />)-рассеянию. Другой особенностью этих опытов является отмеченная в § 24, п. 3 неотличимость рассеянного протона от протона отдачи, вследствие чего результат в с.ц.и. всегда получается симметричным относительно 90° (см. рис. 336).
Первые опыты по изучению (р— /?)-рассеяния при малых энергиях были поставлены в 1936 г. Тювом и др. В работе использовались генератор Ван-де-Граафа и высоковольтная трубка, с помощью которых протоны ускорялись до энергии 0,6 и 0,9 МэВ. Измерение числа протонов, рассеянных на 45°, показало значительное отклонение от формулы Мотта (см.
§ 84. Нуклон-нуклонные взаимодействия при Т< 20 МэВ
47
§ 24), описывающей кулоновское взаимодействие двух протонов (рис. 320). Это указывает на наличие дополнительного (кроме кулоновского) взаимодействия между протонами.
Систематическое изучение (р—/А-рассеяния при различных энергиях проводили Тюв и др. (0,2 — 0,85 МэВ) и Херб и др. (0,85 — 2,4 МэВ). В работах использовались аналогичные устройства (рис. 321).
Пучок ускоренных в высоковольтной трубке протонов р вводился через тонкое алюминиевое окошко Ох в камеру рассеяния КР, заполненную газообразным водородом, и кол-лимировался системой диафрагм Дх.
