Механизмы и модели ядерных реакций

    Первая ядерная реакция, сопровождающаяся превращением атомных ядер была осуществлена Резерфордом в 1919 г. [*]

⁴He + ¹⁴N → ¹⁷O + p или ¹⁴N(α,p)¹⁷O.

Источником -частиц являлся -радиоактивный препарат. Радиоактивные -препараты в то время были единственными источниками заряженных частиц. Первый ускоритель, специально созданный для изучения ядерных реакций был построен Кокрофтом и Уолтоном в 1932 г. На зтом ускорителе впервые был получен пучок ускоренных протонов и осуществлена реакция

p + ⁷Li → α + α.

    Первая попытка описать механизм ядерной реакции была сделана в 1935 г. Р. Оппенгеймером и М. Филлипс для частного случая реакции срыва (d,p) при небольших энергиях.
    Приблизительно в это же время была предложена потенциальная модель (Г. Бете), в которой ядро описывается действительным потенциалом. Модель предсказывала очень малое сечение захвата нейтронов, большие ширины резонансов и большие расстояния между ними. Однако исследования реакции захвата медленных нейтроном обнаружили совсем иную картину. Оказалось, что в ядрах с А ~ 100 плотность состояний приблизительно в 10⁶ раз больше, чем с случае одночастичного движения (потенциальных резонансов). Ширины резонансов в сечениях также на много порядков меньше одночастичных ширин, а соответствующие времена жизни ~ 10^-14 - 10^-15 c гораздо больше времени пролета частицы через ядро, т.е. частица надолго (по ядерным масштабам) застревает в ядре. Формируется долгоживущая система - составное ядро. Концепция составного ядра была в 1936 г. сформулирована Бором.
    Наряду с механизмом ядерной реакции, идущей через составное ядро, когда в процесс взаимодействия вовлекается все ядро, возможен и другой механизм, когда налетающая частица взаимодействует лишь с небольшим числом нуклонов ядра. Это так называемые прямые ядерные реакции. Время их протекания существенно меньше времени протекания реакций, идущих через составное ядро и сравнимо с характерным ядерным временем (временем пролета нуклона через ядро). Для нуклонов с энергиями ~10 МэВ это время порядка 10^-22 с.

Э. Резерфорд. Столкновение альфа-частиц с легкими атомами (IV. Аномальный эффект в азоте) (pdf 177KB)