7.6.3. Реакции двойной перезарядки

Механизмы реакций двойной перезарядки пионов оказываются тесно связанными с механизмами однократной перезарядки и упругого рассеяния как при низких энергиях, так и в области -резонанса. Для иллюстрации рассмотрим на ядре с двумя активными валентными нейтронами (или протонными дырками) вне замкнутой оболочки, таком как 180 или . Основное состояние конечного ядра является тогда двойным изобараналоговым состоянием по отношению к мишени.

Область низких энергий. При малой энергии средняя длина свободного пробега пиона в ядре, как правило, больше ядерного размера. Тогда естественно использовать при описании процесса ДП метод многократного рассеяния. В главном порядке основным механизмом реакции является последовательный процесс, показанный на рис. 7.26. Каждая однократная перезарядка в этом

Рис. 7.26. Иллюстрация двойной перезарядки как последовательности процессов однократной перезарядки

процессе определяется усредненной по спинам и р-волновой амплитудой, пропорциональной как в уравнении (7.111), где к — промежуточный импульс в двухступенчатом процессе.

Особый интерес представляет область энергий вблизи

50 МэВ. При такой энергии амплитуда однократной -переза-рядки почти зануляется из-за деструктивной интерференции между и р-волновыми компонентами. Однако амплитуда ДП вперед не подавлена. В этом можно убедиться следующим образом. Двухстадийный процесс при для пионов на массовой поверхности включает амплитуды зарядового обмена в виде с коэффициентами . Это выражение умножается на ядер-ные формфакторы, описывающие переходы на возбужденные промежуточные состояния, и затем интегрируется по направлениям к

— импульса промежуточного -мезона. Таким образом, имеется большой вклад от рассеяния вбок с когда -волновые члены существенно подавлены по сравнению с -волновыми.

Это свойство ясно проявляется в подробных расчетах реакции (основное состояние) при МэВ, показанных на рис. 7.27. Видно, что одна только -волновая ДП качественно воспроизводит форму измеренного углового распределения. Чисто р-волной процесс не дает заметного вклада. Однако хотя сам по себе он мал, интерференция соответствующей амплитуды с -волновым членом все же важна для достижения количественного описания сечения.

Рис. 7.27. Дифференциальные сечения двойной перезарядки пиона на и 180 при МэВ с образованием двойных изобараналоговых состояний. Данные из работы Altman et al. 1985. Кривые — результаты расчетов для С (из работ Karapiperis and Kobayashi, 1985), основанных на последовательном механизме, изображенном на рис. 7.26, с использованием реалистических ядерных волновык функций. Штриховая кривая — только с -волновыми амплитудами однократной -перезарядки; штрих-пунктирная — только -волновые амплитуды; сплошная — результат полного расчета

Рис. 7.28. Зависимость сечений двойной перезарядки вперед с образованием аналоговых состояний при МэВ и 180 МэВ от массового числа А (из работы Seth, 1988)

Интересный эмпирический факт относительно ДП при 50 МэВ возник при измерениях сечений образования двойных изобараналоговых состояний для ряда ядер с (рис. 7.28): сечение вперед как функция массового числа ядра А ведет себя очень близко к константе. Ожидается, что в таких ядрах ДП происходит главным образом на двух валентных нейтронах. Методическое исследование случая (Bleszynski and Glauber, 1987) наводит на мысль, что этот процесс определяется корреляционными свойствами валентной пары на характерных расстояниях около . В таком случае наблюдения качественно показывают, что эти корреляционные эффекты являются общим свойством множества ядер

Резюмируя, можно сказать, что, как представляется, в реакции двойной перезарядки при низких энергиях доминирует последовательный процесс, в котором -волновое -взаимодействие происходит на коррелированной паре валентных нуклонов. Указанный механизм аналогичен тому, который приводит к поправке локального поля в -волновом оптическом потенциале (7.21).

Область изобары Обширная экспериментальная работа проделана по изучению ДП на дискретные конечные состояния в области резонанса , в частности, на двойные аналоговые состояния. Мы даем лишь краткое феноменологическое описание наиболее заметных особенностей; детального понимания механизмов ДП пока не достигнуто. В этой области энергий процессы двойной перезарядки проявляют, как правило, сильно дифракционные свой-. ства, что является следствием малого среднего свободного пробега пиона.

Рис. 7.29. Иллюстрация механизма двойной перезарядки через последовательное возбуждение резонансов

Напомним (см. раздел 7.3.2), что пион-ядерное упругое рассеяние в области Д-резонанса носит черты рассеяния на черном диске. Вместе с тем процесс ДП показывает характерную картину, связанную с когерентным испусканием из диффузного края диска, с дифференциальным сечением, пропорциональным Зависимость сечений ДП от массового номера ядра имеет простую качественную геометрическую интерпретацию. В подобной дифракционной картине (Johnson, 1980) ожидается, что сечение ДП вперед при увеличении А быстро спадает, как

Такое характерное поведение подтверждается данными, показанными на рис. 7.28. Это резко контрастирует с отсутствием сколько-нибудь значимой -зависимости при малых энергиях, когда длина свободного пробега пиона велика.

Рис. 7.30. Дифференциальные сечения двойной перезарядки пионов при МэВ для переходов из на основные состояния конечных ядер. Экспериментальные данные взяты из работ Gilman et al., 1984, Seth et al., 1973 и Greene et al., 1982. Кривые, взятые из работы Karapiperis, 1985, — это результаты расчетов в Д-дырочном методе с механизмом последовательных взаимодействий, изображенным на рис. 7.29

Ввиду успеха -дырочной модели при описании упругого рассеяния пионов на ядрах естественно подходить к механизму ДП, рассматривая сначала последовательный процесс, определяемый -резонансами, проиллюстрированный на рис. 7.29. Примеры полных расчетов в -дырочной модели, которые используют этот механизм и включают искажение пионных волн, показаны на рис. 7.30. Их результаты демонстрируют характерную дифракционную структуру угловых распределений и воспроизводят величины сечений вперед. Однако систематически наблюдается, что процессы ДП с образованием аналоговых состояний имеют угловые распределения, максимумы которых сдвинуты к углам, меньшим тех, что предсказываются дифракционными моделями. Типичным примером является случай 180 на рис. 7.30. Это указывает на необходимость привлекать интерференцию дифракционной амплитуды с другой амплитудой сопоставимой величины. Возможным источником такого вклада от непоследовательного процесса мог бы быть изотензорный член в потенциале (7.110).