7.6. Реакции перезарядки

7.6.1. Общие свойства

Изоспин пиона допускает два типа реакций перезарядки на ядрах [6]:

1) однократную перезарядку (ОП) с изменением проекции изоспина ядра

2) двукратную перезарядку (ДП) или с изменением проекции изоспина ядра

Схематический вид изоспиновых состояний, которые могут достигаться в процессах ОП приведен на рис. 7.23, который иллюстрирует правила отбора в этих процессах.

Как и в большинстве ядерных реакций, и в сечения ОП, и в сечения ДП доминирующий вклад вносят переходы в состояния непрерывного спектра с большой потерей энергии. В области Д-резонанса отношения сечений реакции и перезарядки имеют типичные значения

Рис. 7.23. Правила отбора по изоспииу для процессов перезарядки

Основной механизм ОП — это одноступенчатый квазисвободный процесс на отдельном нуклоне. Это и есть обобщение соответствующего квазисвободного процесса который, как мы показали в предыдущем разделе, дает основной вклад в сечение реакций в системе пион—ядро. Говоря о важности квазисвободного механизма, поучительно сравнить относительные сечения в -резонансной области отдельно для нейтронов и для протонов (табл. 7.2).

Для ядра с равным числом протонов и нейтронов ожидается, что инклюзивное сечение однократной перезарядки находится в отношении с инклюзивным сечением неупругого рассеяния , что хорошо согласуется с данными рис. 7.22.

Двойная перезарядка является одним из наиболее редких видов пионных реакций. Тем не менее она доступна для экспериментального обнаружения.

Особый интерес эта реакция представляет по причине того, что является процессом второго порядка. Например, если положительный пион, влетающий в ядро, путем обмена зарядом с нуклонами превращается в отрицательный пион, то процесс должен состоять по меньшей мере из двух стадий с превращением двух различных нейтронов в протоны.

Таблица 7.2. Относительные сечеиия процесса в предположении, что доминирует канал с изоспином

Таким образом, простейшим механизмом двойной перезарядки на двух нуклонах, является двухступенчатый процесс с последовательным обменом зарядами:

Экспериментальные данные (рис. 7.24) по инклюзивным спектрам пионов из двойной перезарядки настойчиво наводят на мысль о том, что такие двухступенчатые процессы определяют основные свойства спектров. Они хорошо описываются распределением, даваемым четырехчастичным фазовым объемом двух нуклонов и пиона в присутствии тяжелого ядра, обеспечивающего баланс импульсов. Угловые распределения почти изотропны, как и ожидается для двух некоррелированных стадий однократной перезарядки, проходящих в объеме ядра.

Рис. 7.24. Инклюзивные спектры пионов из двойной перезарядки при МэВ. Сплошные кривые соответствуют четырехчастичному фазовому объему (пион, два нуклона и конечное ядро), причем нормировка проведена по полному интегральному сечению ДП (из работы Wood et al., 1985)

Важным особым каналом реакций ОП и ДП является возбуждение изобараналоговых состояний (ИАС) и двойных изобараналоговых состояний (ДИАС). ИАС и ДИАС порождаются действием на начальное состояние операторов, повышающих изоспин ядра, соответственно Кроме изоспина, волновые функции начального и конечного ядер тождественны, так что однократная и двукратная перезарядка пионов на ИАС и ДИАС может рассматриваться как упругий процесс (хотя при детальном изучении следует надлежащим образом учесть кулоновское взаимодействие и разности энергий). Тем самым становится естественным использование известной оптической модели. Общая изоспиновая структура оптического потенциала есть

где и операторы изоспина пиона и адра. Степени выше не входят, так как спин пиона равен единице. В низшем порядке по оптическому потенциалу процесс ОП на ИАС порождается изовекторным членом а реакция ДП на ДИАС имеет две основные амплитуды: двухступенчатого механизма, связанного с итерацией второго порядка от и одноступенчатого изотензорного члена

Изотензорный член должен вовлекать по меньшей мере два нуклона. Естественным источником такого члена являются корреляции между парами нуклонов. Он также проистекает как следствие абсорбтивных процессов вида (пп). В изотензорный потенциал вносит вклад как абсорбтивная часть оптического потенциала, так и эффект Лоренц—Лоренца и поправка на -волновое локальное поле. Механизмы, лежащие в их основе, уже обсуждались в разделах 5.3, 6.4.2 и 7.2.3.

Переходы на аналоговые состояния сильно подавлены формфакторами. Особенно малы сечения ДП в аналоговые состояния. Типичные эмпирические значения отношения сечений упругого рассеяния, ОП и ДП вперед внутри изобарического мультиплета в области резонанса есть