ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рассеяние нуклон — нуклон при высоких энергиях . 6. Изотопическая инвариантность из "Ядерная физика " Обменные силы носят существенно квантовый характер. [c.185] Посмотрим теперь, нельзя ли непосредственно измерять сечения рассеяния нуклон — нуклон при определенных ориентациях спинов. Очевидно, что для этого надо либо в падающем пучке, либо в мишени (а еще лучше и там, и там) создать поляризацию, т. е. ориентировать большинство спинов частиц в определенном направлении. Создание таких, как их называют, поляризованных пучков и мишеней является трудной технической задачей. [c.185] Поляризованные водородные мишени долгие годы вообще не удавалось получить. Их научились изготовлять сравнительно недавно с помощью магнитных полей, действующих на магнитные моменты протонов. Заметную поляризацию можно получить лишь ири очень низких (ниже точки кииения гелия) температурах. Эксперименты с поляризованными водородными мишенями крайне сложны, так как мишень перегревается и теряет поляризацию, как только на нее начинает падать пучок рассеиваемых частиц. [c.186] Очевидно, что даже при хорошей фокусировке интенсивность рассеянного пучка гораздо ниже, чем падающего. Поэтому опыты по двойному рассеянию стали возможными лишь после того, как в ускорителях стали получать достаточно мощные пучки протонов высоких энергий. Сейчас интенсивность этих пучков удалось усилить настолько, что стало возможным проведение опытов даже по тройному рассеянию. Эти опыты дают дополнительную информацию о зависимости сил от спинов, поскольку в них можно получать поляризацию нуклонов и в направлении их движения, а не только перпендикулярно плоскости рассеяния. [c.187] На графике (рис. 5.7) приведена зависимость поляризации от угла рассеяния протон — протон при различных энергиях. Из этого графика видно, что поляризация достигает заметных значений и довольно сложным образом зависит от углов и энергий. [c.187] Силы могут зависеть от спинов по-разному. Во-первых, возможны силы, зависящие только от ориентации спинов относительно друг друга. С такими силами мы уже сталкивались при изучении низкоэнергетического рассеяния нейтрон — протон. Эти силы — центральные, т. е. направлены вдоль прямой, соединяющей Центры частиц. За счет таких сил поляризация возникнуть не может. Другими свойствами обладают тензорные силы, зависящие от ориентации спинов относительно прямой, соединяющей частицы (рис. 5.8). Эти силы уже нецентральны и поэтому могут создавать поляризацию. Кроме тензорных нецентральным характером обладают еще спин-орбитальные силы, интенсивность и направление которых зависят от ориентации спинов относительно орбитального момента относительного движения частиц. Со спин-орбитальными силами мы уже встречались в гл. П1, 4 при анализе оболочечной модели ядра. [c.187] Однако там эти силы описывали не взаимодействие двух нуклонов, а движение нуклона в поле модельного силового центра, характеризующего самосогласованное поле ядра. [c.187] Квадратики — данные при энергии 315 МэВ, кружочки — при 210 МэВ, треугольники — при 147 МэВ, крестики при 95 МэВ. [c.188] НО И более простого, чем изотопическая инвариантность. Затем в п. 3 мы поясним идею изотопической инвариантности, не пользуясь аппаратом изотопического спина. И только в п. 4 будет дано определение изотопического спина и точная формулировка изотопической инвариантности. В последующих пунктах мы рассмотрим изотопические состояния различных физических систем. [c.189] Коэффициенты а, р в (5.34) могут быть любыми комплексными числами, удовлетворяющими условию нормировки 1 а + 1 р = = 1. При а = О состояние Y будет чисто нейтронным, при р = = 0 — чисто протонным. Если же не равны нулю ни а, ни р, то мы получаем когерентную смесь протонного и нейтронного состояний. [c.190] Очевидно, что частица с изотопическим спином Т имеет 2Т + 1 различных состояний в изотопическом пространстве. Совокупность этих 2Т + 1 состояний называется мультиплетом. С точки зрения теоретиков, не признававших понятий изотопического пространства и изотопического спина (кстати, таких теоретиков было немало еще в конце сороковых годов, хотя изотопический спин впервые появился в начале тридцатых), состояния мультиплета с различными значениями являются просто разными частицами. Но по отношению к изотопическому пространству мультиплет — это одна и та же частица, но по-разному в этом пространстве ориентированная. [c.191] Дальше (п. 7, а также гл. VII, 7) мы увидим, что существуют и другие изотопические мультиплеты частиц, как с целыми, так и е полу целыми значениями изотопического спина. [c.192] В заключение этого пункта поясним, каким образом устанавливается изотопический спин различных состояний системы нейтрон — протон. Из того, что нуклоны подчиняются статистике Ферми, следует, что волновая функция системы нуклон — нуклон должна быть антисимметричной относительно перестановки частиц. Эта волновая функция зависит от координат, проекций спинов и проекций изоспинов. При перестановке частиц переставляются все эти три сорта переменных волновой функции. Для того чтобы менять знак при такой общей перестановке, волновая функция должна быть либо антисимметричной по одному сорту переменных и симметричной по двум остальным, либо антисимметричной по каждому сорту переменных. С другой стороны, известно, что по спиновым переменным функции симметричны при суммарном спине единица и антисимметричны при суммарном спине нуль. По координатным переменным функция симметрична в состояниях с четным орбитальным моментом (S-, D-,. .. состояния) и антисимметрична при нечетном орбитальном моменте (состояния Р, Отсюда видно, что в 5-состоянии спиновая и изоспиновая части должны обладать противоположными свойствами симметрии, т. е. если суммарный спин равен единице, то изоспин равен нулю, и наоборот. В Р-сос-тоянии, напротив, обычный и изотопический спины должны иметь одинаковые значения. [c.193] Пунктиром отмечены энергии протона, при которых возбуждаются аналоговые резонансы. [c.197] п) (см. гл. IV, 11) на средних и тяжелых ядрах (рис. 5.14). Концепция изотопического спина позволила естественно объяснить этот факт. Действительно, в квантовой механике доказывается, что -квант может возбуждать состояния с изоспином Г и Г-Н 1, где Т — изоспин основного состояния ядра. Соответственно этому имеются два гигантских резонанса (см. гл. IV, II, п. 4), один из которых соответствует возбуждению состояний с изоспином Т, а другой (значительно меньший по величине) — состояний с изоспином Т+ . Поскольку состояния с разным изоспином разделены большим энергетическим интервалом, то эти два гигантских резонанса сильно удалены друг от друга. Верхний резонанс (с Т I) распадается преимущественно с испусканием протонов ) и ответствен за максимум в (V, р)-реакции. [c.197] Схематическая зависимость сечений реакций (V, п) (сплошная кривая) и (V, р) (пунктирная кривая) от энергии v-кванта на ядре изотопа циркония ю2г . [c.197] Распад же на состояния конечного ядра с изоспином Т + /j, которые лежат очень высоко по энергии, запрещен звкеном сохранения энергии.. [c.197] Как видно из таблицы, теория дает неплохое согласие с экспериментом. [c.198] При неупругом рассеянии конечное ядро остается в возбужденном состоянии с = = 2,6 МэВ. Угол Ь рассеяния равняется 165 . [c.198] Вернуться к основной статье