Файл: Бете, Г. Теория ядерной материи.pdf

162 Часть II. Количественная теория ядерных сил

дения экспериментально определенного дифференциаль­ ного сечения. При малых углах наблюдается сильное воз­ растание поперечного сечения на единицу телесного угла, которое следует приписать дальнодействующему кулоновскому взаимодействию. Оно представляет интерес главным

измеренных энергий. Таким образом, без учета влияния кулоновских сил рассеяние является изотропным. Точ­ ность результатов невысока при всех энергиях, но в области около 150 Мэв она достаточна, чтобы можно было уста­ новить, что отклонение от изотропии меньше 3%.

Полное поперечное сечение с точностью до эксперимен­ тальных ошибок также не зависит и от энергии. В интер­ вале энергий от 150 до 400 Мэв дифференциальное попе­ речное сечение упругого рассеяния в системе центра инер­ ции составляет1 )

При 600 Мэв наблюдается заметное преобладание рас­ сеяния вперед.

Обычное предположение, что изотропное рассеяние при энергиях ниже 400 Мэв получается благодаря тому, что даже при таких больших энергиях рассеяние обусловлено только 5-волной, исключается, если принять во внимание

что слишком мало по сравнению с экспериментальным значением. [Из общей формулы (10.1) получается в 4 раза меньший результат, чем по формуле (16.10), потому что в последнем случае учитывалась тождественность двух протонов.] Мы приходим к заключению о том, что значение

полного поперечного сечения можно объяснить, лишь при­ нимая во внимание волны с высшими значениями /, но изотропия dc/dQ тогда объясняется только как результат случайного наложения различных состояний1 ). Однако необходимость учета состояний с I МО подтверждает наблю­ даемая при рассеянии протонов протонами при больших энергиях поляризация (см. § 17), так как одно 5-рассеяние никогда не может приводить к поляризации. Кроме того,

Можно ожидать, что более подробное исследование поляризации и интерференции кулоновского и ядерного рассеяний даст дальнейшие сведения по этому вопросу.

3. НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ПРОТОНОВ ПРОТОНАМИ

Если энергия протонов недостаточна для образования --мезонов, то при столкновении протона с протоном воз­ можно только упругое рассеяние. В действительности при всех энергиях испускается некоторое электромагнитное излучение, но вероятность излучения очень мала. Если частица с массой Mi сталкивается с покоящейся частицей массы УИ,, то для образования новых частиц суммарной массы р- необходима кинетическая энергия Т, равная

и-

так что одиночный тс-мезон может образоваться при столк­ новении протона с протоном, если кинетическая энергия протона в лабораторной системе равна 290 Мэв. Рассмот­ рение процессов образования мезонов выходит за рамки настоящей книги, но интересно заметить, что полное сече­ ние рассеяния протонов протонами, остающееся постоян­ ным при энергиях 150—400 Мэв, начинает возрастать как

11*

то силы, действующие при рассеянии двух протонов, дей­ ствуют и между нейтроном и протоном в состояниях, для которых Т=\, а более сложное поведение поперечных сече­ ний рассеяния нейтрона протоном отражает наличие состоя­ ний с Т=0, исключенных для системы двух одинаковых частиц.

Имеется один весьма общий критерий зарядовой неза­ висимости, которому экспериментальные данные действи­ тельно удовлетворяют. Рассмотрим рассеяние на угол 90° в системе центра инерции. При этом значении угла волны с нечетными / не дают вклада в сечение, так как Р1 (90°) =0 при всех нечетных /. При четных орбитальных моментах система двух протонов имеет только синглетные спиновые состояния, а система нейтрон — протон имеет как синг­ летные (Т=1), так и триплетные состояния (7=0). Диф­ ференциальные поперечные сечения в этих двух случаях

где 3-1а(Т. I) — амплитуда рассеяния системы двух ну­ клонов в синглетном или триплетном спиновом состоянии при указанных значениях изотопического спина Т и орби­ тального момента I. Если амплитуда зависит только от указанных переменных при данном импульсе, как этого требует предположение о зарядовой независимости, то при любой энергии должно иметь место неравенство

Так как ап_р быстро убывает с энергией, а ор _р остается почти постоянным, то критерий становится наиболее жест­ ким при самых больших энергиях. Экспериментальные значения для угла рассеяния 90° и энергии 400 Мэв (Хартцлер и Зигель [36], см. также ссылки в этой статье) таковы: