Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
* Впервые понятие об обменных силах было введено именно для объяснения насыщения.
§ 86. Нуклон-нуклонные взаимодействия при TN> 100 МэВ
75
4. ада(в). ОТТАЛКИВАНИЕ НА МАЛЫХ РАССТОЯНИЯХ
Рассмотрим теперь зависимость сечения (р— р)-рассеяния от угла 9. Из рис. 336 видно, что экспериментальное сечение (Р~ р)-рассеяния изотропно вплоть до энергии падающих протонов Гр = 430 МэВ (анизотропия, наблюдающаяся в области малых углов с характерным заходом кривой дифференциального сечения в область ниже плато при 9'«10-4-20°, объясняется интерференцией с кулоновским взаимодействием).
На первый взгляд кажется, что изотропный характер изменения сечения с углом говорит о том, что за рассеяние ответственна л-волна (/=0). Однако простой подсчет показывает, что при этом не получается количественного согласия в области больших энергий. Действительно, максимальное сечение, соответствующее s-рассеянию протонов с энергией 400 МэВ, равно, как было показано выше, Xlooмэв = 2 ¦ Ю-27 см2/ср, в то время как экспериментальное значение сечения 3,8 ¦ 10-27 см2/ср. Казалось бы, противоречие можно устранить, если привлечь еще одно сферически-симметричное состояние Зр0, характеризующееся полным моментом количества движения, равным нулю. Так как при /= 1
о-макс = 4я(2/+1)Х2 = 127гА2
(на все три />-состояния: 3pq, 3Pi и Зр2), то сечение, рассчитанное на 1 ср и одно состояние р0, также равно X2. Таким образом, совместный вклад ^о- и /?0-состояний составляет
2Х2 = 4-10~27 см2«сгэксп.
Одно время так и считали. Однако подобное объяснение требует довольно специального предположения о насыщении одной из р-фаз [8(3Ро) = 90°] при нулевом вкладе двух остальных [8(3р2) = 8(3р1) = 0], что представляется маловероятным. И действительно, как показал фазовый анализ (см. п. 5 этого параграфа), такое объяснение оказалось ошибочным. На самом деле сферическая симметрия (р—/>)-рассеяния в интервале энергий 100—400 МэВ объясняется специфическим сочетанием многих состояний (^о, Зр0, 3Pi, Зр2 и V2), суммарный вклад которых дает почти изотропную картину рассеяния.
Как уже отмечалось, сферически-симметричный характер угловой зависимости сечения (р—/?)-рассеяния при энергиях до 400 МэВ абсолютно не согласуется с тем, что ожидалось по теории возмущений. Это позволяет сделать важный вывод о существовании очень интенсивного ядерного взаимодействия на совсем малых расстояниях между частицами (так как условием применимости теории возмущений является V« Т).
76 Глава XV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при высоких энергиях
Нетрудно оценить радиус Ъ (см. рис. 339) этого взаимодействия. Действительно, повторяя рассуждения § 84, п. 1, относящиеся к получению формулы (84.7), и учитывая, что взаимодействие при 7 = 400 МэВ практически ограничивается только s- и р-волнами*, имеем Ькр1 = К, что при Х=0,45-10-13 см дает Ь«0,45 • 10 "13 см.
Относительно большое (по сравнению с величиной Ь) расстояние между нуклонами в ядре (примерно 2 • 10 ~13 см) указывает на существование сил, препятствующих сближению частиц до размеров плотноупакованной системы, т. е. позволяет высказать предположение о том, что ядерные силы на очень малых расстояниях между нуклонами являются силами отталкивания (см. рис. 339, б).
5. ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ (р-р)-РАССЕЯНИЯ. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПРИ РАССЕЯНИИ. СПИН-ОРБИТАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ
В § 83 было показано, что для бесспиновых частиц
(86.11)
^(е)=1/(в)12=
/~, ,ч eiS'sin8r _ , ni X (2/+1)——^P,(cos9)
! = 0 к
т. е. что точное знание фаз 8( дает возможность построить теоретическое выражение для ^(^)- К сожалению, обратная
задача неоднозначна. Из экспериментального значения ^(б)
фазы могут быть найдены лишь в случае s-рассеяния (см. §83, п. 2), когда от выражения (86.11) остается только
<*°/п\ |eiS°sinSo|2 -2 . 2~ /0,
5й(в)= -1- = X2sin250. (86.12)
В общем случае из
—(0) , измеренного при п значениях а?2 J3Kcn
углов 9, получается 2п фазовых наборов для п фаз, одинаково хорошо согласующихся с экспериментальной кривой. Если
измерять ^(9) при т значениях угла 9, где т>п, а «=const, ail
то количество решений будет уменьшаться и в принципе (при
* Как показывает фазовый анализ (см. п. 5), вклад в сечение от й?2-волны составляет всего около 10%.
§ 86. Нуклон-нуклонные взаимодействия при TN> 100 МэВ
11
Рис. 341
абсолютно точном знании da/dCl для всех углов) может сократиться до двух, одно из которых выбирается сравнением с кулоновским рассеянием. Однако это верно только для рассмотренного случая рассеяния бесспиновых частиц. Нуклоны же имеют спин s= 1 /2. Таким образом, информация 6 фазах,
которая может быть получена из | ^(9)
недостаточна
для фазового анализа (JV—ЛО-рассеяния.
Добавочную информацию об относительной роли разных состояний (s, р, d и т. д.) в процессе рассеяния можно получить из рассмотрения поляризации при рассеянии.
Рассмотрение задачи о поляризации при рассеянии двух частиц со спинами Si=s2=l/2 слишком сложно, чтобы его можно было сделать наглядным. Поэтому мы ограничимся более простой задачей о рассеянии частицы со спином si = l/2 на бесспиновом тяжелом* центре (s2 = 0). В конце рассмотрения будут указаны особенности, которые следует учесть при решении точной задачи.
