Файл: Бете, Г. Теория ядерной материи.pdf

УДК 539.1

Книга, написанная одним из крупнейших современных фпзи- кои-теоретпков, лауреатом Нобелевской премии Г. Бете, представ­ ляет собой обзор последних достижений теории ядерной материи п ее приложений к реальным атомным ядрам.

Подробно описаны основные методы, используемые в теории, и исходные пуклон-иуклонпые потенциалы. Дана историческая справка и критический анализ расчетов энергии связи бесконечной ядерной материи. Показано, какие выводы следуют отсюда для нейтронного вещества — состояния, которое, по-впдпмому, осу­ ществляется в сверхплотных звездах.

Основная часть кнпгн посвящена возможности применения теории ядерной материи к описанию реальных конечных ядер. Изложение сосредоточено вокруг теории Хартрн — Фока в при­ ближении локальной плотности и теории Бракнера в осцнлляториом базисе. В книге систематизирован н критически оценен громадный материал, накопленный в журнальных статьях. Она нозволяет получить четкое представление о современном состоянии и успехах теории ядерной материи, а также о трудностях и задачах, стоящих перед ней.

Книга будет полезна широкому кругу научных работников, а также аспирантам п студентам, интересующимся ядерной физикой, фпзпкой элементарных частиц и астрофизикой.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Настоящая книга представляет собой расширенное и пе­ реработанное издание книги Бете, перевод которой под названием «Лекции по теории ядра» был издан Издатель­ ством иностранной литературы в 1949 г.

Второе издание значительно превосходит первое по объему. Это увеличение довольно точно отражает развитие ядерной физики за прошедшие годы. Характер книги остался прежним. В ней дается изложение основных физи­ ческих фактов, четкая постановка возникающих проблем, краткий теоретический анализ и сравнение следствий тео­ рии с экспериментом. Поэтому книга может служить очень хорошим введением в современное состояние теории ядра, которым могут пользоваться и научные работники, и сту­ денты.

По-прежнему значительная часть книги посвящена за­ даче двух тел ядерной физики (теория дейтрона и рас­ сеяние нуклона нуклоном). За прошедшее после выхода первого издания время экспериментальными исследова­ ниями в области рассеяния нуклонов была охвачена область больших энергий. В этом направлении в основном и рас­ ширен этот раздел книги. Подробно рассмотрены вопросы изотопической инвариантности, обменного характера сил и поляризации при рассеянии.

Значительно увеличен раздел книги, посвященный тео­ рии сложных ядер. Здесь изложены успешно развиваю­ щиеся в последние годы модель оболочек, оптическая мо­ дель и обобщенная модель ядра. Теория составного ядра изложена с современной точки зрения, с учетом того места, которое она занимает в ядерной физике.

Раздел книги, посвященный [З-распаду, также суще­ ственно переработан в связи с тем, что все эксперимен-

6 Предисловие к переводу

тальные данные за эти годы подверглись коренному пере­ смотру. За время, прошедшее с момента выхода этой книги в США, теория (3-распада существенно изменилась в связи с открытием нарушения закона сохранения четности при слабых взаимодействиях. Кроме того, стали вызывать со­ мнение некоторые основные эксперименты (электронно-ней­ тринная корреляция при распаде Не0 ), игравшие главную

Все остальные разделы книги довольно точно отражают современное состояние теории. Интенсивное развитие обобщенной и оптической моделей дает большой материал, относящийся уже к специальной области, которая выходит за пределы задач этой книги. Поэтому при переводе было

Б. С. Джелепова и Л. К. Пекера «Схемы распада радио­

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Цель этой книги и основные вопросы, излагаемые в ней, не изменились существенным образом за восемь лет. Но наши знания о строении ядер значительно пополнились. Поэтому первое издание было переработано и расширено, чтобы отразить успехи последних лет как в части теории, так и в части новых экспериментальных сведений, особенно результаты исследований в области больших энергий.

Хотя проблема ядерных сил и остается центральной те­ мой книги, но структуре тяжелых ядер и ядерным реакциям уделено больше места. Внимания к этим вопросам требуют также'успехи теории рассеяния и модели оболочек.

Некоторое место отведено новым важным достижениям экспериментальной мезонной физики и мезонной теории поля. Однако теория поля по-прежнему не может служить надежным средством для получения правильных резуль­

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Эта книга задумана не как учебник по теории атомных ядер. В нее включены только некоторые избранные вопросы теории, к тому же рассмотрение даже этих избранных во­ просов проведено элементарно. До тех пор пока не будет написана более подробная книга, читатель, желающий глубже и полнее изучить теорию ядра, должен обращаться

ядерных сил, являющейся центральной проблемой ядерной физики. Изложение ведется исключительно с эмпирической точки зрения: я сделал попытку получить необходимые сведения о ядерных силах, исходя из поведения простей­

в книге в высшей степени сжато, так как они пока не нахо­ дятся в такой стадии, когда могли бы принести существен­ ную пользу.

В качестве второй области ядерной физики, которая достаточно развита и также имеет фундаментальное значе­ ние, я выбрал теорию р-распада.

Теорию составного ядра и ее следствия, относящиеся к предсказаниям вероятностей ядерных реакций, я излагаю весьма кратко. Основанием к этому служит частично то обстоятельство, что курс, послуживший основой этих глав, состоял всего лишь из двадцати лекций, и мне предста­ влялось более гюлезным изложить достаточно полно часть теории, чем излагать ее всю, но поверхностно. Частично, однако, краткость изложения вопросов, связанных с более сложными ядрами, носила более принципиальный «харак­ тер. За последние десять лет исследователи, работающие

10 Предисловие к первому изданию

в области ядерной физики, значительную часть своих

В исследованиях военного времени в области атомной энергии имела место тенденция к некоторой переоценке роли теории составного ядра. Для того чтобы выправить эту тенденцию, представляется особо важным исходить из основных положений теории ядерных сил, а не теории сложных ядер.

По этой же причине теория деления совершенно не рас­ сматривается: в конце концов, этот процесс представляет собой весьма частное явление в ядерной физике.

Теорию а-распада можно с. чистой совестью опустить, ибо она излагается во многих элементарных курсах кван­ товой механики. С некоторым сожалением я опускаю также теорию ядерных систем, содержащих от 3 до 60 частиц, в особенности успешные вычисления энергий связи, выпол­ ненные на основе теории групп Вигнером.

ОПИСАТЕЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ЯДЕР

§ 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЯДРАХ

Каждое атомное ядро характеризуется зарядом Ze, массой М и массовым числом А. Заряд Ze равен целому числу, умноженному на заряд протона е. Масса М близ­ ка к целому числу, умноженному на массу протона. Это целое число и называется массовым числом А1).

этих значений массового числа встречается в природе.

Изотопы. Ядра с одинаковыми Z, но различными А называются изотопами. В среднем на каждое значение Z приходится около трех стабильных изотопов. Для разли­ чения изотопов обычно записывают значение А справа от