Задачи начертательной геометрии Математика задачи и примеры Фотоядерные реакции

  


Рис. 14.7. Фактор подавления амплитуды нуклонных резонансов за счет Ферми движения в зависимости от безразмерного параметра x = 2омегаpF/MГ0, где омега - энергия фотона, pF импульс Ферми, М, Г0 - масса и Ширина резонанса, соответственно

    Подробный анализ различных механизмов влияния ядерной среды на свойства нуклонных резонансов сделан в работах Л.А. Кондратюка и др. Кроме Ферми движения анализировались эффекты внутриядерных соударений и принципа Паули. Фактор подавления, характеризующий уменьшение амплитуды резонанса за счет Ферми движения, показан на рис. 14.7.
    Влияние других факторов (эффект Паули, внутриядерные столкновения) для протонов и нейтронов приведены в табл. 14.1.
    Таким образом, в рамках существующих теоретических моделей универсальная зависимость полных сечений фотопоглощения описывается достаточно корректно. Это означает, что ядро можно рассматривать, состоящим из квазисвободных нуклонов. В этом случае полное сечение фотопоглощения пропорционально сумме сечений фоторождения мезонов на этих нуклонах. Единственный на сегодня экспериментальный факт, который не согласуется с этими оценками, относится к делящимся ядрам – актинидам. Для обсуждения этого результата рассмотрим рис.14.8.

 

Таблица 14.1. Сечения резонансов из данных на протоне и дейтроне в сравнении с теоретическими оценками

  (мкб) (мкб) vBF Г*
(МэВ)
сигма * v
(мб)
 ExpppnExppn
P11(1440)10-1550152-10100.400.8715040
D13(1520)95-13016014075-1151200.450.9031582
S11(1535)10-20301015-3500.460.9016040
D15(1675)~2 515-2550.520.9216040
F15(1680)45-6590455-1000.520.9232080
P33(1232)410-480390420410-4804200.270.687521
D33(1700)20-45 2020-45200.530.9333583
F37(1950)15-30452515-30250.620.9517040

 Здесь v - скорость резонанса, BF - Паули блокинг фактор; Г* - уширение от столкновений, сигма * v – сечение внутриядерного взаимодействия, помноженное на скорость.


Рис. 14.8. Полное сечение фотопоглощения дляядер актинидов – сплошная крива.я, точечная кривая соответствует фотопоглощению на свободном протоне, точки и пунктир – универсальная кривая.

    Приведенные на этом рисунке полные сечения имеют высокую точность (в интегральном сечении около 1%), потому что усреднены по большому количеству ядер. Это означает, что факт превышения этих сечений на 16+1% над универсальной кривой можно считать достоверным. Объяснения этого эффекта в рамках существующих теорий пока нет. Вероятно, нужно искать другие механизмы, которые могли бы объяснить такой избыток в сечениях.
    Самым простым предположением в этой связи может быть существование в ядре кроме нуклонов других частиц, например пионов. Если ядра связаны этими пионами в единое целое, то фотоны могут ими поглощаться. Чем тяжелее ядро, тем больше в нем нуклонов и соответственно, обменных пионов. Но эксперименты не подтверждают этого предположения. Никаких указаний на существование пионов в ядрах пока нет.
    Попытка дать качественно новое объяснение найденному эффекту была связана с предположением о вкладе процессов с малой передачей энергии и импульса. Примером таких процессов служит неупругое рождение электрон-позитронных пар, которое происходит в результате дальнодействующего взаимодействия (процесс Бете-Гайтлера). В последние годы интерес к таким процессам возрос в связи с изучением виртуального Комптон–эффекта и виртуального фоторождения электрон – позитронных пар на нуклонах . Диаграммы, соответствующие неупругому рождению е+е- пар на ядре и кулоновской диссоциации релятивистских ионов были описаны в Главе 3.
    Одним из аргументов в пользу указанного предположения были данные об аномальной вероятности асимметричного деления ядер, указывающие на сравнительно низкую энергию возбуждения трансурановых ядер, не соответствующую механизму фоторождения мезонов. Другим аргументом могут служить данные по сечениям кулоновской диссоциации релятивистских тяжелых ионов. Экстраполяция этих данных в область малых Z показывает, что абсолютная величина сечения неупругого рождения е+е- пар c испусканием нейтрона или деления (вероятности этих процессов вблизи барьера близки друг к другу) получается близкой к 10 мбарн, что может объяснить наблюдаемое превышение сечений. К сожалению, точность такой экстраполяции недостаточна для окончательных выводов.


Физика атома