Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Р1*р2=оЛзо'_ Р1+Рг=о п. I), для обработки резуль-
20 мэб \^ 76000 мэв татов можно использовать им-
пульсную диаграмму. Однако Рис в релятивистском случае им-
пульсная диаграмма выглядит более сложно, чем в нерелятивистском. На рис. 328 приведена импульсная диаграмма для простейшего случая рассеяния двух частиц с одинаковыми массами. Диаграмма имеет вид эллипса, большая ось которого А В равна первоначальному импульсу р0 падающей частицы в л. с. к., а малая полуось — импульсу
Рис. 328 Рис. 329
частиц в с. ц. и. р'. Построить этот эллипс можно по следующему рецепту (приводится без доказательства)*. Проведем две концентрические окружности с радиусами р0/2 и р' (рис. 329) и пересечем их лучом, идущим из центра окружностей О под углом 6' к направлению р0 (угол рассеяния в с. ц. и.). Если теперь из точки пересечения луча с малой окружностью провести горизонтальную прямую, а из точки пересечения луча с большой окружностью — вертикальную прямую, то пересечение этих прямых и дает одну из точек эллипса С. Соединив эту точку прямыми линиями с началом А и концом В отрезка р0, получим треугольник импульсов в л. с. к. Углы рассеяния G и отдачи v|/ в этом треугольнике соответствуют выбранному углу рассеяния 9' в с. ц. и.
Релятивистское соотношение между энергией падающего нейтрона, энергией протона отдачи и углом его вылета
* Подробнее о построении импульсных диаграмм для разных случаев взаимодействия частиц с релятивистскими энергиями см.: Балдии А. М., Гольданский В. И., Максимеико 'В. М., Розенталь И. Л. Кинематика ядерных реакций. 2-е изд. М.: Атомизлат, 1968.
§ 86. Нуклон-нуклонные взаимодействия при TN> 100 МэВ
67
позволяет при заданном угле вылета протона отдачи и определенной с помощью телескопа его кинетической энергии выделить нейтроны с энергией выше некоторой пороговой. Это очень существенно, так как при срыве дейтрона, и в особенности в процессе перезарядки, образуются нейтроны с достаточно широким энергетическим спектром.
В качестве других детекторов, позволяющих регистрировать быстрые нуклоны, могут быть использованы пороговые реакции
ЧС(«,2«)^С и 1г6С{р,рпУ1С,
в которых образуется позитроноактивный изотоп углерода 'gC:
^С^В, ?р+«1 МэВ.
Реакции этого типа очень удобны тем, что они имеют высокий порог Гмин % 20 МэВ (т. е. нечувствительны к малоэнергичным фоновым частицам) и обладают приблизительно постоянным сечением в области больших энергий.
Ход сечения для реакции (р, рп) изображен на рис. 330. Из рисунка видно, что сечение равно нулю для Гр<20 МэВ, быстро возрастает в интервале энергий 20<Г<50МэВ и медленно уменьшается с дальнейшим ростом энергии (при изменении энергии от 50 до 340 МэВ сечение реакции уменьшается всего в 2 раза).
Часто также для контроля за интенсивностью пучка используется реакция деления некоторых не очень тяжелых ядер (например, Bi или Аи) с высоким барьером деления. Ход сечения деления Bi с энергией падающих частиц изображен на рис. 331. Из рисунка видно, что реакция деления Bi обладает порогом ТМИНх25 МэВ, начиная с Т> 100 МэВ, сечение реакции меняется сравнительно медленно.
Наконец, особо следует отметить очень важный современный способ регистрации быстрых частиц счетчиками Черенкова,
Рис. 330
Рис. 331
68 Глава XV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при высоких энергиях
позволяющими определять скорость частиц (см. § 27). Применение черенковских счетчиков в комбинации с телескопом из сцинтилляционных счетчиков дает возможность определять как скорость, так и направление движения заряженных частиц (см., например, § 94).
2. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ О (р-р)- И (п-р)-РАССЕЯНИИ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ. ИНТЕНСИВНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ОЧЕНЬ МАЛЫХ РАССТОЯНИЯХ
Прежде чем перейти к описанию результатов опытов по нуклон-нуклонным взаимодействиям при высоких энергиях падающих частиц, сделаем два замечания относительно того, что следует ожидать от опытов.
1. Прежде всего отметим, что нуклон-нуклонные взаимодействия при высоких энергиях удовлетворяют условию Х«.а, в связи с чем можно надеяться получить более детальные сведения о потенциале взаимодействия, чем те, которые следуют из опытов по рассеянию нуклонов с энергией ТхЮМэВ, когда Х&а.
При этом в предположении, что энергия взаимодействия V мала по сравнению с энергией частиц Т, квантовая механика позволяет из результатов опытов по рассеянию сравнительно просто (методом теории возмущений) получить потенциал взаимодействия.
Обратно, сделав определенные предположения о потенциале, можно с помощью теории возмущений предсказать ход сечения с энергией и углом. Качественно это следует из формулы Борна для амплитуды рассеяния
f(*)=~2\n)e-iqrd*, (86.3)
где q = k' — k ; q = 2ksin- (рис.332).
Из вида формулы (86.3) очевидно, что при больших к подынтегральное выражение быстро осциллирует. Область, в которой оно отлично от нуля, определяется условием ц qa=kQa&K. Для больших к рассеяние происходит под малым углом Ьшк/(ка). В пределах этого угла /(G) не зависит Рис. 332 от к, так как