Прямі ядерні реакції
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Прямі ядерні реакції

Прямі ядерні реакції, ядерні процеси, в яких енергія, що вноситься до атомного ядра, передається переважно одному або невеликій групі нуклонів . П. я. р. багатообразні, вони викликаються всілякими налітаючими частками (від g-квантів до багатозарядних іонів) в широкому діапазоні енергій (від декількох Мев до декількох Гев ) . Для П. я. р. характерні сильна кутова анізотропія і порівняно слабка залежність вірогідності процесу ( ефективного поперечного переріза ) від енергії частки. Ядро, що утворюється в результаті П. я. р., знаходиться, як правило, або в слабо збудженому, або в основному станах.

  П. я. р. відкрито на початку 50-х рр. 20 ст Першими були виявлені реакції зриву (d, р) дейтрона і підхоплення (р, d) на легких ядрах. Протони, що утворюються в цих реакціях, і дейтрони вилітають в основному вперед (у напрямі пучка налітаючих часток). Відомі П. я. р., в яких нуклон або група нуклонів переходять від одного з ядер, що стикаються, до іншого. П. я. р. типа ( х, ху ) називаються квазіпружним розсіянням. У цих реакціях імпульси і енергії тієї, що налітає ( х ) і часток, що вилітають ( х , в ) зв'язані майже так само, як при пружному розсіянні частки х на вільній частці в. найдобріше вивчені реакції квазіпружного розсіяння, що викликаються альфа-частками, протонами і p-мезонамі на легких ядрах. Спостерігається також вибивання з ядра слабо зв'язаних часток — дейтронів, тобто реакції (р, pd) і т.п.

  Особливості П. я. р. можуть бути пояснені, якщо допустити, що частки, що вилетіли з ядра, отримують енергію і імпульс в процесі безпосередньої взаємодії з налітаючою часткою (звідси — епітет «прямі»), остання ж частина ядра-мішені бере участь в реакції лише як «спостерігач» (спектатор). У цьому сенсі П. я. р. є як би антиподом ядерних реакцій, що проходять через стадію утворення складеного ядра, коли енергія, що вноситься до ядра, статистично розподіляється між всіма нуклонами із-за багатократних зіткнень їх один з одним.

  В теорії П. я. р. передбачається, що вони відбуваються на периферії ядра, де щільність нуклонів мала, унаслідок чого нуклон, що отримав достатню енергію в результаті взаємодії із зовнішнім агентом, має значну вірогідність покинути ядро без зіткнень. Периферійний шар ядра має протяжність ~ 1 фермі , тоді як радіус середніх і важких ядер досягає величини 10 фермі. Т. о., відносна вірогідність П. я. р. має бути ~ 10% (в легких ядер дещо більше). Ці оцінки підтверджені дослідами.

  Кількісна теорія П. я. р. був запропонований С. Батлером (Австралія) в 50-х рр. вперше стосовно реакцій зриву. Вона грунтувалася на квантовомеханічному (шредінгеровськом) описі ядра і використанні уявлень про потенційну взаємодію налітаючої частки з нуклонами. Розвиток цієї теорії привів до формулювання «борновського наближення із спотвореними хвилями», в якому, окрім акту взаємодії, що викликає реакцію, враховується дифракція налітаючих часток на ядрі-мішені і що вилітають — на залишковому ядрі.

  В 60-х рр. був сформульований інший підхід до теорії П. я. р., заснований на використанні методів квантовій теорії поля (фейнмановськой діаграмної техніки). Цей підхід, називають інколи дисперсійною теорією П. я. р., був викликаний непридатністю потенційного наближення до реакцій за участю релятивістських часток і розширенням різноманіття П. я. р., зокрема виявленням процесів вибивання щільних часток, що стаціонарно не існують в ядрі і тому не описуваних хвилевими функціями. Дисперсійна теорія дає можливість виразити вірогідність П. я. р. через константи, що характеризують ядро (наприклад, ефективне число часток даного сорту на периферії ядра), і через амплітуди вірогідності елементарного акту, тобто процесу взаємодії налітаючої і внутрішньоядерної часток. Вона дозволяє також з'ясувати область застосовності уявлень про «пряму» взаємодію для конкретних реакцій і вказати експерименти, необхідні для встановлення механізму процесу.

  П. я. р. використовуються для вивчення спектру ядерних рівнів, структури периферії ядра, зокрема — периферійних корельованих груп нуклонів (кластерів) і здобуття даних про взаємодію нестабільних елементарних часток з нейтронами і нуклонними ізобарами. Останній аспект пов'язаний з дослідженнями П. я. р. при високих енергіях.

  Літ.: Батлер С., Ядерні реакції зриву, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1960; Austern N., Direct reactions, в збірці: Selected topics in nuclear theory, Vienna, 1963; Шапіро І. С., Теорія прямих ядерних реакцій, М., 1963; його ж, Деякі питання теорії ядерних реакцій при високих енергіях, «Успіхи фізичних наук», 1967, т. 92, с. 549.

  І. С. Шапіро.