39.Резонанстық ядролық реакциялар. Брейт – Вигенр формуласы.
Құрама
ядроның қозуының үлкен мәндері үшін,
оның деңгейлерінің ені, деңгей аралық
қашықтықпен бірдей немесе одан артық
болады. Деңгейлер бір-бірімен беттесіп,
араласып кетеді. Оның себебі, біріншіден,
қозу энергиясы артқан сайын деңгей
кеңиды. Екіншіден, энергия артқан сайын,
деңгейлердің тығыздығы артып, олардың
арасы кемиді. Құрама ядроның деңгейлерінің
тығыздығы, массалық сан артқанда да,
өседі. Бұл жағдайларда, әрине, резонанстық
құбылыстар да байқалмайды. Мұның
физикалық мәні энергия өскен сайын
реакцияға қатысатын арналардың саны
көбейіп, олардың әрқайсысының толық
енге үлес қосатындығында. Осыдан,
Брейт-Вигнер формуласын, көп деңгейлердің
барлығын ескеретіндей етіп, өзгерту
керектігі анық. Бірақ, оны іске асыру
өте қиын. Себебі (а,b) реакциясының толық
қимасына резонанстар араларындағы
фазалық қатынастар енуі тиіс. Ал, олар
белгісіз. Сондықтан мұндай реакцияларды
сипаттаудың басқа, әсерлесуді
қарапайымдандарып қарастыратын жолы
қолданылады. Ол статистикалық физика
мен термодинамика әдістеріне негізделген.
Бұл пайымдауда ядроның қозуын нуклондар
жүйесінің қыздырылуы, ал оның ыдырауын
оның булануы сияқты қарастырады. Бұл
жағдайда да ядролық реакция екі сатыдан
тұрады деп алынады. Бірінші сатыда
ядроға тиген бөлшек өзінің энергиясын
ядродағы барлық нуклондарға таратып,
одан тез арылады. Осылайша құрама ядроның
термодинамикалық тепе-теңдік күйі пайда
болады немесе ядро қайсыбір температураға
ие болады (ядроның негізгі күйінің
температурасы нөлге тең). Әрі, біраз
(құрама ядроның өмірі) уақыт әр нуклонның
энергиясы оның ядродан ұшып шығуына
(булануына) жеткіліксіз болады. Бүкіл
осы уақыт бойы ядро қатты қозған күйде
болады. Ақыры, бір уақытта жеткілікті
қатты толқу нәтижесінде нуклондардың
біреуінің энергиясы оның ядродан ұшып
шығыуна жеткілікті болып, ол буланады.
Сөйтіп,
реакциясының қимасын деңгейлер беттескен
өңір үшін де
(5.67)
түрінде алуға болады. Мұндағы
-а
бөлшектермен атқылаған кез-де құрама
ядроның түзілу қимасы, Гb
–оның b-бөлшек шығарып ыдырауының
ықтималдылығы, Г-оның толық ыдырау
ықтималдылығы. Ұшып шығатын бөлшектердің
спектрі үшін термодинамикалық
пайымдаулардан
(5.68) шығады. Мұндағы
-ұшып
шығатын бөлшектің құрама ядро түзу
қимасы,
-ақырғы,
b-бөлшек ұшып шыққаннан кейінгі ядроның
қозу энергиясы
деңгейлерінің тығыздығы.
реакцияның энергиясы,
-ұшып
шығатын бөлшектің энергиясы. Қозу
энергиясының жеткілікті жоғары мәндері
кезінде
-ның
-ға
тәуелділігі күшті емес. Сондықтан
деп алуға болады. Тәжірибелер деңгейлердің
тығыздығын
(5.69)
өрнегімен
бейнелеуге болатынын көрсетеді. Мұндағы
С мен а массалық А санға тәуелді
коэффициенттер. Осылардан шығатын
бөлшектердің спектрі
(5.70)
шығады.
Егер
немесе ұшып шығатын бөлшектер төменгі
энергиялы нейтрондар болса, спектр
Максвелдік
болады.
Мұндағы
температура ролін атқарады. Енді
статистикалық теорияның салдарларын
қарастырайық. Біріншіден, термодинамикалық
тепе-теңдік орнау барысында ядро өзінің
қалай пайда болғанын “ұмытып қалады”.
Сондықтан булану моделінше бұрыштық
таралу ілгері-кейінге қатысты ғана
симметриялы емес, сфералық симметриялы
да болуы керек. Екіншіден, ұшып шығатын
нейтрондардың спектрі(5.70)-пен анықталуы
керек.
реакциясы
кезінде шығарылатын нейтрондардың
энергиялық (а) және бұрыштық (б,в)
таратылуы. а)
,
б)
Үшіншіден, құрама ядроның зарядталған
бөлшектер шығарып ыдырауы оның нейтрон
шығарып ыдырауынан әлдеқайда аз болуы
керек. Себебі, төменгі энергиялы
зарядталған бөлшектердің ұшып шығуын
кулондық тосқауыл қиындатады, ал жоғары
энергиялы бөлшектердің ұшып шығуы,
ақырғы ядроның қозу энергиясы төмендегенде,
оның деңгейлерінің
тығыздығының кемуінен, азаяды. Құрама
ядро механизмінің жалпы қасиеті белгілі
арнамен ыдыраудың проценттік үлесінің
құрама ядроның түзілу әдісіне тәуелсіздігі,
әрине, сақталады. Статистикалық теорияның
болжамдары мен тәжірибе нәтижелері
арасында тек сапалық келісімдер ғана
байқалады.