10.3. Спин-изоспиновая структура нуклон-нуклонного взаимодействия

10.3.1. Общие свойства нуклон-нуклонной Т-матрицы

Для того, чтобы понять природу ядерных спин-изоспиновых корреляций, необходимо связать их со спин-изоспиновой зависимостью свободного нуклон-нуклонного взаимодействия [2]. В гл. 3 мы уже подробно рассматривали -взаимодействие с точки зрения выяснения главных механизмов мезонного обмена. В приложениях к ядерной физике часто бывает полезно придерживаться более феноменологического подхода. Тоща -амплитуда параметризуется в виде, который непосредственно показывает относительную важность ее различных компонент. С этой целью рассмотрим эффективный -потенциал, определенный так, чтобы в борнов-ском приближении с надлежащим образом антисимметризованными волновыми функциями воспроизводилась эмпирическая Т-матрица. Его можно выразить через центральную, спин-орбитальную и тензорную части:

Центральное взаимодействие обладает следующей спиновой и изоспиновой структурой:

тензорное взаимодействие имеет вид

Эффективное взаимодействие получается подгонкой соответствующим образом параметризованного Уэфф так, чтобы отвечающая ему антисимметризованная Г-матрица

совпадала с эмпирической -амплитудой. Антисимметризация вводится операторами обмена

где -матрица, отвечающая такому потенциалу, зависит, вообще говоря, как от так и от Однако на практике основная часть изменения с Р может быть включена в зависимость физической амплитуды от лабораторной кинетической энергии налетающей частицы так что с хорошей точностью получаем

Некоторые характерные свойства взаимодействия очевидны уже из компонент эмпирической Г-матрицы для рассеяния вперед. При в интервале энергий 100 МэВ МэВ, который типичен для исследования ядерных возбуждений на пучках промежуточных энергий, важны только центральные части. Абсолютные величины различных спиновых и изоспиновых компонент показаны на рис. 10.1. Яркой особенностью является доминирующая роль скаляр-изоскалярной амплитуды при всех энергиях; она имеет четко выраженный минимум в интервале 200—500 МэВ. Спиновая амплитуда не важна во всей области энергий. Среди частей взаимодействия, зависящих от изоспина, для нас особенно интересна спин-изоспиновая амплитуда порождающая изовекторные спиновые возбуждения. Рис. 10.2 показывает, что в районе энергий 200—400 МэВ значение этой компоненты существенно больше, чем спиновонезависящей изоспиновой амплитуды Эти энергии,

Рис. 10.1. Зависимость центральных частей амплитуды -рассеяния вперед от лабораторной кинетической энергии налетающей частицы основанная на анализе работы Love and Franey, 1981

Рис. 10.2. Зависимость отношения величин спии-изоспинового и изоспинового центральных взаимодействий при рассеянии вперед от лабораторной кинетической энергии налетающей частицы (Franey and Love, 19?5)

таким образом, являются оптимальными для изучения спин-изоспиновых мод с помощью процессов перезарядки, таких как реакция

При больших переданных импульсах важной чертой спин-изоспинового взаимодействия становится изовекторная тензорная часть с ее основной компонентой однопионного обмена. Методика, описываемая уравнением (10.8), позволяет выделить

Рис. 10.3. Зависимость эмпирического изовектор-тензориого взаимодействия от переданного импульса Она сравнивается с описанием на основе чистого ОПО и с лр-обменом с эффективной массой -мезона МэВ (Васктап et al., 1985). Светлые и темные кружки из работы

прямую часть как функцию от Результат для различных значений лабораторной кинетической энергии показан на рис. 10.3. Поведение при малых переданных импульсах определяется ОПО, а при больших короткодействующие механизмы деструктивно интерферируют с тензорной силой ОПО. Это характерное свойство эффективного тензорного взаимодействия является очевидным уже на уровне -потенциала: в этой конкретной амплитуде итерации потенциала дают лишь незначительный эффект.

Для практических целей полезно знать, что общее поведение эмпирического изовекторного тензорного взаимодействия хорошо воспроизводится простой параметризацией через и р-обмены (Васктап

10.3.2. Реакция np-перезарядки

Процесс перезарядки и обратный ему процесс представляют особый интерес как важные средства исследования спин-изоспиновых возбуждений в ядрах. Экспериментальные данные по реакции проявляют замечательные закономерности. Лабораторное дифференциальное сечение для рассеяния вперед

в большом интервале кинетических энергий нейтрона от 100 МэВ до нескольких ГэВ имеет почти постоянную величину около Более того, в этой области энергий сечения как функции переданного импульса имеют почти универсальную форму. Обе указанные особенности характерны для процесса, который можно описать борновским приближением не зависящего от энергии эффективного взаимодействия. Рис. 10.4 показывает, что для двух совершенно разных энергий распределения по практически совпадают. Они имеют острый максимум при и быстро спадают при

Значение в направлении вперед определяется в основном спин-изоспиновой -амплитудой с небольшими дополнительными вкладами от Поведение при малых демонстрирует ведущий член характерный для юкавской части потенциала однопионного обмена. Как показано на рис. 10.3, изовектор-тензорное взаимодействие зануляется при оно определяет зависимость сечения от при

Рис. 10.4. Дифференциальное сечение процесса пр при двух различных лабораторных кинетических энергиях, нормированное на единицу при как функция Сплошная кривая получена с парижским потенциалом при лабораторной кинетической энергии нейтрона 340 МэВ

1981). Экспериментальные данные из работы Hiirster et al., 1980

Резкий максимум в сечении -перезарядки в направлении вперед и его избирательность по отношению к -взаимодействию, зависящему от спина и изоспина, широко используют при исследованиях гамов-теллеровских резонансов в ядрах с помощью реакций на которые мы и обратим сейчас свое внимание.