ЭФФЕКТИВНЫЕ СЕЧЕНИЯ РЕАКЦИЙ

Для оценки вероятности осуществления какой-нибудь ядерной реакции при бомбардировке ядер-мишеней различными частицами необходимо отдельно вычислить: 1) вероятность попадания бомбардирующей частицы в ядро-мишень и 2) вероятность реализации той реакции, которая нас интересует при каждом прямом попадании «снаряда» в «мишень». Например, результатом столкновения может быть упругое или неупругое (с поглощением энергии) рассеяние, внедрение снаряда в ядро с последующим выходом другой частицы или фотона и т. д. Из всевозможных течений процесса столкновения нас может интересовать только один определенный результат, и поэтому необходимо выяснить, как часто реализуется этот эффект среди множества попыток получить его.

Вероятность реализации определенного «акта взаимодействия» между бомбардирующей частицей и мишенью измеряется при помощи особой величины, получившей название эффективного сечения. Допустим, что частица-снаряд движется в объеме V, в котором имеется одинаковых мишеней. Нас интересует число столкновений испытываемых этой частицей на длине пути Очевидно, что будет пропорционально плотности и толщине слоя

Для пучка одинаковых частиц, движущихся в этой среде с одинаковыми скоростями, означает число частиц, испытавших столкновение в слое толщиной Величина имеет размерности площади и называется эффективным сечением данного процесса измеряется в барнах: 1 барн это есть число «актов взаимодействия», которое произошло бы в единичной толщине среды при единичной плотности мишеней. Эффективное сечение зависит от свойств и параметров как частицы, так и мишени и, кроме

того, от их энергии (главным образом от энергии частицы). Если столкновение — упругое и заканчивается изменением энергии и импульса частиц и мишени (в согласии с соответствующими законами сохранения), то о называют эффективным сечением упругого рассеяния. Если «акт взаимодействия» приводит, например, к ядерной реакции, то а называют эффективным сечением этой реакции.

Эффективное сечение некоторых реакций при определенных значениях энергии бомбардирующих частиц (обычно лежащих в узких пределах) имеет резкий максимум, что соответствует резонансу между дебройлевскими колебаниями налетающей частицы и собственными колебаниями нуклонов в ядре-мишени; это означает также, что энергия бомбардирующей частицы равна разности энергии двух квантовых состояний ядра-мишени. Таким образом, в общем случае а должно учитывать не только вероятность самого столкновения при данных условиях, но и вероятность реализации определенного эффекта от этого столкновения.