22. Применение к ядерным реакциям.

В типичной ядерной реакции протон, у которого энергия недостаточна, чтобы пройти над кулоновским барьером, может, столкнувшись с ядром, случайно просочиться через барьер (см. п. 12). Если энергия такова, что может образоваться виртуальное состояние с большим временем жизни, то протон может долгое время оставаться внутри ядра, а затем быть вновь излучен. Кроме того, мы видели, что вблизи резонанса велика вероятность попадания в ядро через барьер. Такой ядерной реакцией может быть, например, следующая:

В действительности мы слишком идеализировали положение.

1) Эта задача трехмерная. Трехмерная трактовка более или менее похожа на одномерный случай. При ее решении обнаруживается, что вблизи виртуального уровня также существует большая вероятность попадания в ядро путем проникновения через барьер, а также метастабильного состояния с большим временем жизни. Однако, когда частица покидает ядро, она может быть испущена в любом направлении. Следовательно, в итоге имеет место рассеяние падающего протона. Поэтому вблизи виртуального уровня наблюдается резкое возрастание вероятности рассеяния, которое напоминает по своему характеру резкое возрастание прозрачности, показанное на рис. 57.

2) Пока протон находится в ядре, могут иметь место дополнительные реакции (см. [26], гл. 17). Например, если существуют истинные связанные состояния, то протон может излучить некоторый излишек энергии, и образуется устойчивое ядро. В итоге протон не будет вновь излучен. При реакции могут излучаться -лучи, и образуется другое состояние В случае система может также освободиться от излишка энергии, распавшись на две -частицы. В других ядрах существуют еще другие возможности. Например, входящий протон может передать свою энергию нейтрону уже в ядре, которое затем испускает нейтрон, оставляя протон связанным внутри ядра. Такая реакция, результирующий эффект которой заключается в замене свободного протона свободным нейтроном, называется -реакцией.

Итак, в общем случае существует много конкурирующих реакций и только одна из них представляет собой излучение первоначально бомбардирующей частицы без потери энергии. Если скорость, с которой совершается процесс, то полная скорость нарушения метастабильного состояния будет а время жизни его Тогда, согласно соотношению неопределенностей, можно показать, что ширина уровня соответственно возрастает до величины При этом резонансная линия уширяется, если метастабильное ядро может распадаться каким-нибудь образом, отличным от вторичной эмиссии падающей частицы.