Этюды о симметрии - Синг Дж.Л.
Скачать (прямая ссылка):
штада, Хейденберга и Туве [12, 13], а также Херба и его сотрудников [14,
15], почти одновременно показавших, что реакции, индуцированные протонами
с энергией около 1 Мэе, обнаруживают резонансную структуру такого же
типа, как и реакции, индуцированные нейтронами с энергией в несколько
электронвольт. Их наблюдения явились убедительным подтверждением широты
диапазона применимости модели промежуточного ядра. Однако внимание
Вейскопфа привлекли в основном другие реакции - те, в которых резонансы
были столь многочисленны, а ширина их столь велика, что они
перекрывались, и это приводило к плавной зависимости сечения от энергии
без резких пиков и провалов. Плавную зависимость сечения от энергии можно
было бы интерпретировать как указание на неприменимость модели
промежуточного ядра (что и было сделано, причем с полным основанием, в
случае химических реакций), но Вейскопф и Эвинг [17] предложили способ,
позволивший применить теорию промежуточного ядра и в случае
перекрывающихся уровней. Если уровни промежуточного ядра расположены
очень близко друг к другу, то исследование их индивидуальных свойств
становится невозможным, поэтому в теории Вейскопфа и Эвинга
рассматриваются коллективные свойства большого числа уровней
промежуточного ядра и дочерних ядер.
Вряд ли найдется еще одна модель, которая бы по широте охвата могла
сравниться со статистической моделью Вейскопфа и Эвинга. Эта модель не
только позволила получить выражение для сечения любой ядерной реакции, но
и стимулировала экспериментальные исследования почти всех типов ядерных
реакций. Разумеется, модель Вейскопфа и Эвинга содержит ряд важных
допущений, и каждое из них в отдельности полезно рассмотреть в свете
того, что нам известно о ядерных превращениях в настоящее время.
164
I. Симметрия и другие физические проблемы
Фундамент статистической модели Вейскопфа и Эвинга особенно прочен в
диапазоне энергий, где уровни промежуточного ядра достаточно резки и их
легко можно различить. Для этого энергия налетающих частиц должна быть
ограничена в случае тяжелых ядер несколькими миллионами электронвольт, а
в случае легких ядер она может изменяться в более широких пределах. При
таких энергиях статистическая модель исходит лишь из допущения о том, что
при распаде промежуточного ядра все возможные состояния дочерних ядер
образуются "почти равновероятно". Последнее означает, что упоминавшейся
ранее зависимостью вероятности распада от энергии пренебрегают. И хотя
имеется много фактов, свидетельствующих о том, что такое допущение, по
крайней мере при определенных условиях, неверно, не меньшее, если не
большее, число фактов свидетельствует о его пригодности.
Намного слабее обоснована статистическая теория в том диапазоне энергий,
где уровни промежуточного ядра достаточно широки и перекрываются. Как мы
уже говорили, в аналогичных условиях модель промежуточной молекулы в
теории химических реакций оказывается неприменимой. Даже само понятие
промежуточного ядра становится сомнительным в том смысле, что его
свойства, и в частности вероятности различных типов его распада,
определяются его энергией. Подобно тому, как при очень высоких энергиях
электрон может проходить сквозь атом без больших энергетических потерь,
протон при очень больших энергиях может проходить сквозь ядро, не
испытывая со стороны последнего заметного влияния. Такое поведение
протона противоречит модели промежуточного ядра в том виде, как она
используется в статистической теории, поскольку там постулируется, что
испускание протона должно быть равновероятным независимо от того,
образовалось ли промежуточное ядро при столкновении очень быстрого
протона или очень быстрого нейтрона с соответствующим ядром-мишенью.
Естественно ожидать, что во втором случае при распаде будет испущен
нейтрон. Отсюда ясно, что применимость не только статистической модели,
но и первоначальных идей теории промежуточного ядра ограничена со стороны
области высоких энергий. Статистическая теория требует не только, чтобы
продукты реакции зависели лишь от энергии (и углового момента)
промежуточного ядра, но и чтобы все энергетически возможные продукты
реакции образовывались "почти равновероятно".
Многие эксперименты, проведенные даже при самых неблагоприятных для
статистической теории условиях, убедительно подтверждали ее правильность,
однако в последнее время стало появляться все больше и больше
противоречащих результатов. Все они приводятся к общему знаменателю:
вероятность обра-
7. О развитии модели промежуточного ядра
105
зования дочернего ядра в различных возбужденных состояниях неодинакова,
причем вероятность образования низколежащих возбужденных состояний
больше. Это было непосредственно показано в экспериментах Гюгло [18] и
Коэна [19]. Аналогично можно объяснить и открытое шведской школой [20,
21] преимущественное испускание протонов и а-частиц.
Естественно возникает вопрос о том, существует ли область энергий, в
