Предравновесные процессы

    Модели, использующие концепцию составного ядра претендовали на описание непрерывного спектра. Угловые распределения продуктов имели в этой области имели симметричную относительно 90⁰ форму, характерную для компаунд-ядерных процессов. Для описания сечений в области дискретных пиков, где наблюдалась заметная асимметрия в угловых распределениях применялись модели прямых ядерных реакций. В спектрах вылетающих частиц при энергиях ускоряемых ионов, достижимых в обычных циклотронах, непосредственно за областью дискретных пиков начиналось характерное для процесса испарения непрерывное распределение. Однако по мере увеличения энергий ускоряемых ионов, в основном связанном со строительством изохронных циклотронов (Развитие ускорительной техники происходило так, что от циклотронов, ускоряющих, например, протоны до энергий ~10 Мэв сразу перешли к ускорителям на сотни МэВ. Область десятков МэВ долгое время была слабо исследована.), увеличивалась область между пиками, связанными с возбуждением дискретных состояний конечных ядер и испарительным распределением (см. рис. pr1), которую не могли адекватно описать существующие модели.

Рис. pr1. Спектры протонов из реакции 59Fe (p,p'), измеренные под углом 300 в л.с. при энергиях протонов 28.8 и 61.7 МэВ [4]

В частности одночастичные плотности, извлекаемые из экспериментальных сечений с помощью моделей составного ядра вместо того, чтобы приблизительно линейно зависеть от массового числа, как это было при анализе сечений при меньших энергиях, от него вообще переставали зависеть. Зато возникла зависимость одночастичной плотности от энергии. Угловые распределения в этой области были заметно асимметричны. Что вообще ставило под сомнение применимость моделей составного ядра.

Рис. pr2. Временная эволюция дифференциальных спектров нейтронов из реакции 93Nb(n,n') при энергии нейтронов 15 МэВ [4]

    Высказывалось предположение, что эта область спектра формируется в результате процессов происходящих во время эволюции составной системы к равновесному состоянию - составному ядру. После появления в 1966 году пионерской работы Дж. Гриффина наметился экспоненциальный рост экспериментальных и теоретических работ, посвященных так называемым предравновесным процессам. Были разработаны различные модели для описания таких процессов. Некоторые из них (например экситонная) претендуют на описание всего процесса релаксации, включая образование и распад составного ядра. Интересно, что в формулировку экситонной модели явным образом входит время. На рис. pr2  воспроизведены результаты расчетов дифференциального спектра нейтронов из реакции ⁹³Nb(n,n')  в различные моменты времени. Видно, что высокоэнергетичная часть спектра формируется на начальных стадиях процесса. Через 10^-21 с ее формирование завершается и далее продолжается формирование только низкоэнергетической части, причем скорость испускания частиц падает. Весь процесс формирования спектра занимает более 10^-19 с - время характерное для компаунд-ядерных процессов.
    Сегодня предравновесные процессы делят на два класса: многоступенчатые прямые процессы, в которых происходит эволюция открытых состояний, и многоступенчатые компаунд-процессы, связанные с эволюцией закрытых состояний. Т.е. для интерпретации предравновесных процессов оказалось ненужным введение новых механизмов реакций, но потребовалась разработка новых моделей.
     Новый механизм был открыт в реакциях с тяжелыми ионами - глубоконеупругие процессы. Глубоконеупругие процессы занимают промежуточное положение между прямыми ядерными реакциями и реакциями с образованием составного ядра.