Файл: Бете, Г. Теория ядерной материи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

$ 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/(1уР<) 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