ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 0
$ 12. Взаимодействие дейтрона с излучением |
109 |
и поглощение тс-мезонов внутри дейтрона. Все это под черкивает, что статическое представление о нуклонах, взаимодействие которых определяется некоторым потен циалом, ограничено областью классической ядерной физи ки, т. е. энергиями до 100 Мэв.
5. ФОТОЭФФЕКТ И ПАРАМЕТРЫ ПОТЕНЦИАЛА
Из формулы (12.8), очевидно, можно получить непо средственно значение триплетного эффективного радиуса rot и л и . точнее говоря, р,(—Wl t —W^, используя попе речное сечение фоторасщепления. Хорошее согласие тео ретического -и экспериментального хода сечения с энер гией оправдывает метод эффективного радиуса и позволяет
определить величину 1/(1—уР<) и отсюда получить |
значе |
ние р,. Делаются малые поправки, учитывающие |
зави |
симость от формы потенциала, но соответствующие им эффек ты пока еще экспериментально не обнаружены. Получен ное из фотоэффекта значение/-0 ( = 1,7±0,1 • 10"13 см нахо дится в очень хорошем согласии с более точным, но полу
ченным менее |
прямым |
образом значением, которое |
дано |
|
в § П. |
|
|
Uas(k) означает, |
|
Появление |
в формуле (12.13) члена |
|||
что точные измерения |
фотомагнитного |
поперечного |
сече |
ния могут дать сведения о синглетном эффективном радиусе, если известен триплетный эффективный радиус г0 ( . По следний может быть получен весьма точно из тщательных измерений поперечного сечения захвата нейтрона прото ном при тепловых энергиях нейтрона. Определенное таким образом значение можно сравнить с тем, которое полу чается при сопоставлении l/as(k) с линейным графиком, который наблюдается для поперечных сечений рассеяния при энергиях примерно от 1 до 15 Мэв. Еще более инте ресным является тот факт, что малые поправки к прибли женной теории, учитывающие зависимость от формы по тенциала при использовании этих двух типов опытов, приводят к изменениям противоположного знака в значе ниях ros. Потенциалы с длинным хвостом стремятся умень шить эффективный радиус при данном поперечном сечении рассеяния и увеличить эффективный радиус при фиксиро ванном поперечном сечении захвата. Поэтому некоторые
но Часть II. Количественная теория ядерных сил
сведения о форме потенциала экспериментально легче полу чить этим способом, чем при помощи особо точных измере ний поперечного сечения рассеяния, что было бы необхо димо для получения отклонений величины l/as(k) от ли нейного хода. В настоящее время, однако, ни из экспери ментальных данных, с одной, стороны, ни из поправок на взаимодействие — с другой, нельзя сделать определен ных выводов. Результаты, полученные из опытов по за хвату, приблизительно такие же, как и результаты, кото рые следуют из опытов по рассеянию нейтронов протонами, но они менее точны.
§ 13. РАССЕЯНИЕ ПРОТОНОВ ПРОТОНАМИ
Для ядра Не2 не наблюдалось устойчивого состояния; это согласуется с тем, что потенциальная функция взаимо действия протона с протонами, полученная на основании опытов по рассеянию протонов протонами, не приводит
к связанному |
состоянию. |
Поэтому исследование |
рассея |
|
ния протонов |
протонами |
является |
единственным |
путем |
изучения сил |
взаимодействия между |
протонами. |
Опыты |
|
по рассеянию |
протонов |
протонами |
легче осуществить |
и интерпретировать, чем опыты по рассеянию нейтронов протонами, по следующим причинам.
1.Протоны легче получить в широкой области энергий.
2.Протоны можно сделать монохроматическими по энергии. Наилучшей реакцией образования монохромати ческих нейтронов является d+H3—*Не4+/г. Эта реакция хороша для получения нейтронов с энергиями от 14 до при мерно 20 или 25 Мэв. Выше этих энергий можно получить только грубо моноэнергетические нейтроны.
3.Протоны можно получить в виде хорошо коллимированных пучков. Создать же коллимированные пучки
быстрых нейтронов очень трудно.
4. Протоны легко обнаружить по их ионизации, что делает возможным более точные измерения углового рас пределения, чем в случае нейтронов.
5. Протоны одновременно с ядерным рассеянием под
вержены |
кулоновскому |
рассеянию. Может показаться, |
что это |
обстоятельство |
служит помехой для изучения |
чисто ядерных сил, но на самом деле оно позволяет опреде-
«
§ 13. |
Рассеяние протонов протонами |
111 |
лить интерференцию ядерного и кулоновского |
рассеяний, |
|
а это делает опыт |
более чувствительным к ядерному рас |
сеянию (в случае, когда оно мало), а также позволяет опре делить знак сдвига фазы, вызванного ядерным рассея нием. Далее, так как кулоновское рассеяние очень хорошо изучено теоретически и экспериментально, то его можно использовать для целей калибровки при измерениях ядер ного рассеяния.
6. Система протон — протон подчиняется статистике Ферми, в то время как система нейтрон — протон может иметь состояния как симметричные, так и антисимметрич ные по отношению к перестановке частиц. Это упрощает анализ опытов по рассеянию протонов протонами, но, ко нечно, для получения более полных сведений необходимо измерять также и рассеяние нейтронов протонами.
1. ТЕОРИЯ РАССЕЯНИЯ ПРОТОНОВ ПРОТОНАМИ
Теория рассеяния протонов протонами сложнее теории рассеяния нейтронов протонами вследствие наличия наряду с ядерным силовым полем кулоновского поля. Кулоновское
поле |
требует |
особого |
квантовомеханического |
рассмотре |
ния |
задачи |
рассеяния |
вследствие медленного |
изменения |
его |
потенциала с рассеянием. |
|
||
Рассеяние |
в кулоновском поле. Рассеяние в кулоновском |
поле впервые исследовал с классической точки зрения Резерфорд. Результат этого исследования хорошо известен
|
• d° = A g fz .5 ?/ f l / 0 .2wsinQde, |
(13.1) |
|||
где Zxe |
4/ra2D2sin4 (0/2) |
|
4 |
' |
|
и Za e— заряды частиц, |
а —скорость |
падающей |
|||
частицы, |
т — приведенная |
масса |
и 9 —угол |
рассеяния |
|
в системе координат центра инерции. Для двух |
протонов |
||||
Zx = Z 2 = 1, т = М/2, 6/2 = |
(угол в лабораторной системе). |
В лабораторной системе координат формула (13.1) прини
мает следующий вид: |
+ —1 Т Т ^ ) |
|
|
°i 2* sin 6,^6,. |
(13.2) |
||||
^ |
а |
= - й |
( ^ - Т Т |
1 |
s |
||||
|
El |
vsin^flj |
' cos 8i J |
c o |
\ \ |
\ |
i |
||
|
|
|
|
Член, содержащий cos^O,, добавлен вследствие того, что каждому протону, рассеянному на угол 6Х (в лаборатор ной системе координат), соответствует протон отдачи,
112 Часть П. Количественная теория ядерных сил
движущийся под углом (тс/2 — О,), а при выводе (13.1) эти протоны отдачи не учитывались. Множитель 4COS0! возникает при преобразовании телесного угла при переходе от системы координат центра инерции к лабораторной
системе. Е0 = 1/2Mv2 — кинетическая |
энергия в лаборатор |
|
ной системе. |
|
|
Как хорошо известно, формула Резерфорда (13.1) |
||
согласуется с экспериментальными |
результатами, |
относя |
щимися к рассеянию а-частиц и протонов малых |
энергий |
ядрами. Влияние ядерных сил при малых энергиях ничтожно. Однако даже при весьма малых энергиях классическая формула (13.2) не описывает точно рассеяния протонов протонами. Причина' этого состоит в том, что классиче ская теория не'учитывает требования симметрии. Квантовомеханическое рассмотрение рассеяния в кулоновском поле.,
произведенное |
Моттом |
(Мотт |
и Месси [58]), |
приводит |
|
к следующему |
результату |
для того случая, когда падаю |
|||
щая частица и рассеиватель тождественны: |
|
||||
cos[(e2/At>) In tg3 |
Qtl |
cos012Ttsin61d01. |
(13.3) |
||
|
sin2 Oj cos2 |
Oj |
) |
Дополнительный член возник благодаря свойствам сим метрии волновой функции, связанной с тождественностью рассеиваемой частицы и рассеивателя. Этот член представ ляет собой интерференцию между двумя частями волновой
функции, описывающей системы двух протонов. |
Знак минус |
||||||
перед этим членом соответствует |
статистике |
Ферми. Для |
|||||
неодинаковых |
частиц этот |
член |
отсутствует |
и |
формула |
||
для сечения в точности совпадает с формулой |
|
Резер |
|||||
форда (13.1). |
|
|
|
1 Мэв (v > |
|
||
Для протонов, энергия которых больше |
с/20), |
||||||
e2/hv < V7 , так что cos [(e2/hv) In tg2 0J приближенно |
равен |
||||||
единице, за |
исключением |
значений 01 ( |
близких |
к |
нулю |
или к тс/2. Вне этих областей формула (13.3) приближенно принимает следующий вид:
cose^TCsinOjdO!. (13.4)
si n2 6j cos2 Oi