книги из ГПНТБ / Бете, Г. Теория ядерной материи

ные спины перечислены в Приложении; значения магнит­

по чередованию интенсивностей линий в полосатых спек­ трах двухатомных молекул с тождественными ядрами. Вращательное вырождение вектора ядерного спина опре­ деляет статистический вес молекулярного состояния без всякого внешнего поля (см. п. 3).

О частицах, входящих в состав ядра. Измеренные зна­ чения спина выдвигают новый аргумент против модели ядра как совокупности электронов и протонов. В такой

с нечетным полным числом частиц) должны иметь полу­ целый спин, а ядра с четным Z — целый или нулевой спин. Первым фактом, противоречащим этому, было обнаруже­

С другой стороны, полное число частиц в модели, со­ гласно которой ядро ЪА состоит из A—Z нейтронов и Z про­ тонов, равно А; если предположить, что нейтроны обла­ дают полуцелым спином, то мы получим правило: ядра с четными А имеют целый или нулевой спин, ядра с нечет­ ным А — полуцелый спин. Это правило согласуется со всеми измеренными спинами.

2. СТАТИСТИКА

Тождественные частицы подчиняются либо статистике Ферми, либо статистике Бозе. Это значит, что волновая функция ф {Pt, Р2 ), зависящая от пространственных и спи­ новых координат Рг и jP2 частиц 1 и 2, может быть либо симметричной, либо антисимметричной относительно об­ мена Рг и Р2

(Бозе), (Ферми). (5.1)

3 Г. Бете н Ф. Моррнсон

откуда видно, что если ядра имеют спин нуль, то каждое второе вращательное состояние молекулы отсутствует. Оказывается, что существуют только четные вращатель­ ные состояния. Это показывает, что все ядра со спином нуль (относительно которых ранее было установлено, что они имеют четное А) подчиняются статистике Бозе. Ана­ логично было найдено, что все ядра с четными А (вклю­ чая те, спин которых отличен от нуля) подчиняются ста­ тистике Бозе и все ядра с нечетными А — статистике Ферми.

ядра. Предположим, что каждая элементарная частица подчиняется статистике Ферми, тогда функция $ должна быть антисимметричной относительно обмена парой эле­ ментарных частиц. Поэтому если каждое из двух тожде­ ственных ядер содержит четное число частиц, то. обмен ядрами эквивалентен четному числу перемен знака и ф должна быть симметрична относительно обмена ядрами (статистика Бозе). Если каждое ядро содержит нечетное число частиц, то обмен ядрами эквивалентен нечетному числу перемен знака и <]> должна быть антисимметрична относительно обмена ядрами (статистика Ферми).

Экспериментально было найдено, что ядра с четным А подчиняются статистике Бозе, а ядра с нечетным А — ста­ тистике Ферми. Это может быть объяснено, если общее число элементарных частиц в ядре равно А (как это имеет место, если рассматривать в качестве основных частиц нейтроны и протоны) и если каждая из элемен­ тарных частиц подчиняется статистике Ферми. Это доказы­ вает, что нейтроны должны подчиняться статистике Ферми так же, как и протоны, для которых этот факт известен экспериментально. Электронно-протонная гипотеза опять не подтверждается, поскольку в этом случае число эле­ ментарных частиц равнялось бы 2A — Z, вследствие чего

з*

таблицы в Приложении. Из этих данных следует одно эмпирическое правило, не знающее исключения, а именно:

менно испускается еще частица со спином Va и статисти­

1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ЭНЕРГИЯМ ЭЛЕКТРОНОВ

Испускаемые (3-частицы не обладают определенной энергией, а имеют непрерывное распределение по энергиям с определенным максимальным значением Е0 (фиг. 5).

Поэтому нейтрино необходимо ввести также и для сохра­ нения энергии. Предполагается, что оно забирает осталь­ ную энергию £ 0 — Е, где Е — энергия электрона. Эта гипотеза хорошо подтверждается тем фактом, чтоГмакси-

(определяемой по данным о массах). Это показывает также,

где значение разницы масс нейтрона и протона взято из дру­ гих реакций, куда не входит нейтрино, а также из массспектрографических данных и составляет 783 ± 1,5 кэв.

Энергия, выделяющаяся при (3-распаде, в точности равна разности масс Н 3 — Не3 , так что.

причем эта величина определяется неточностью измерений.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СУЩЕСТВОВАНИЯ НЕЙТРИНО

Единственным процессом, о котором с определённостью можно сказать, что он должен вызываться свободным

нейтрино, является процесс, обратный ^-распаду, т. е. реакция типа

п + ч—> Н 1 Ч-р~

(через ч обозначено нейтрино). Практически для наблю­ дения этого процесса необходимо использовать нейтроны, связанные в каком-либо ядре, например,

L i 7 + v—> Ве7 + р~.

Этот процесс может иметь место, если энергия-падающего нейтрино достаточна для компенсации разности масс между •Be7 и L i 7 .

Поперечное сечение такой реакции должно быть крайне малым. Порядок его величины определяется поперечным сечением попадания в ядро (около 10 " а 4 см2) и вероятно­ стью р-распада внутри ядра (около 10~20 см2), так что поперечное сечение должно быть порядка 10~44 см2, что соответствует средней длине свободного пробега в твердом веществе порядка сотни световых лет. Тем не менее обрат­ ный процесс, вероятно, уже наблюдался1 ). Использовалась

(и т-лучами в результате его аннигиляции) не позже, чем через 10: 9 сек после акта распада, а запаздывающий импульс возникает много позже от f-лучей, испускаемых при за­ хвате нейтрона, после того как он замедлится до тепловых