89. Фотоядерні реакції
Фотоядерними
реакціями звичайно називають процеси
взаємодії у- квантів високої енергії з
ядрами. Такі взаємодії супроводжуються
випусканням протонів, нейтронів та ін.
Очевидно, фотоядерні реакції можуть
виникати в тому випадку, коли енергія
є
більшою від енергії зв’язку нуклона в
ядрі, тобто понад 8 МеВ. Більшість
фотоядерних реакцій відбувається за
допомогою жорсткого гальмівного
випромінювання, що виникає під час
гальмування швидких електронів. Оскільки
спектр гальмівного випромінювання є
суцільним, то виникають певні труднощі
в поясненні механізму перебігу реакцій
цього типу і взагалі інтерпретаїтії
експепиментальних результатів.
Особливістю фотоядерних реакцій
типу
тощо
є те, що їх характеризує функція
збудження з дуже широким максимумом за
12-15 МеВ (рис. 12.4). Як бачимо, залежність
перерізу реакції від енергії має чітко
виражений резонансний характер.
Рис. 12.4. Залежність виходу продуктів фотоядерних реакцій від енергії у-квантів.
Максимум
перерізу для легких ядер є за енергій
приблизно 22 МеВ і
зміщується
в бік менших енергій, приблизно до10 МеВ.
для важких ядер. Цю
залежність
описує емпірична формула
В
більшості випадків
ширина
резонансу є в межах від 2 до 8 МеВ.
Ці
широкі резонанси отримали назву
“велетенських”. Природа велетенського
резонансу в фотоядерних реакціях
відрізняється від природи
залежності
перерізу різних розглянутих досі ядерних
реакцій від енергії падаючих частинок.
Тут спад перерізу після максимуму не
можна приписати
ефекту
конкурентних каналів, що видно з рис.
12.4, де максимуми перерізів
для
реакцій типу
збігаються.
Очевидно, максимуми на кривій
можна
пояснити тим, що ймовірність поглинання
фотонів ядрами має
немонотонну
залежність. Велетенський резонанс можна
пояснити, якщо
прийняти
до уваги, що в разі поглинання фотонів
збуджуються коливання
внутрішньоядерних
протонів і нейтронів один щодо одного.
Припускаючи, що протони і нейтрони під
дією жорсткого електромагнітного
випромінювання роблять коливання як
дві нестисливі рідини, можна довести,
що резонансна частота поглинання
-променів
Звідси
випливає, що енергія, яка відповідає
положенню максимуму перерізу фотоядерних
реакцій
повинна
також змінюватись як
що
добре узгоджується з експериментом.
Отже,
ця проста модель дала змогу пояснити
залежність резонансної енергії від
масового числа. Останніми роками виявлено
“тонку структуру” велетенського
резонансу
-
реакцій для деяких легких ядер, що
пояснюють
звичайними уявленнями про окремі рівні
збудження. Очевидно, ці дві картини не
заперечують, а доповнюють одна одну,
тобто залежно від енергії фотона і маси
ядра можливі різні способи поглинання
у-квантів ядрами. Вивчення енергетичного
і кутового розподілу фотопротонів
засвідчило, що є два механізми фотоядерних
реакцій: прямий фотоефект і випаровування.
У першому випадку у-квант передає значну
частину своєї енергії безпосередньо
протонові, що перебуває поблизу поверхні
ядра. Складове ядро в цьому разі не
утворюється, тому енергетичний розподіл
протонів значно відрізняється від
енергетичного розподілу, який є під час
випаровування