Типичным результатом опытов с нейтронами больших скоростей является значительная вероятность вылета -частицы или протона при столкновении нейтрона с ядром не слишком большого атомного номера, вылета, сопровождающегося захватом нейтрона и образованием ядра нового, большей частью -радиоактивного элемента. Ядерное эффективное сечение таких столкновений в действительности того же порядка величины, что и сечение, отвечающее простому рассеянию быстрых нейтронов ядрами, что в свою очередь соответствует обычным размерам ядра. Другим типичным результатом этих опытов можно считать неожиданно сильное стремлении, даже в случае столкновения быстрого нейтрона с тяжёлым атомом, присоединиться к ядру с испусканием -кванта и образовать новый изотоп, устойчивый или радиоактивный. На самом деле, для процессов такого типа эффективное сечение, хотя и становится в несколько раз меньше, имеет всё-таки тот же порядок величины, что и геометрическое сечение ядра.
Процессы захвата быстрых нейтронов только что упомянутого типа являются
особенно существенными для выяснения механизма столкновений между
нейтроном и ядром. Действительно, замечательная резкость линий
характеристических спектров
-лучей
радиоактивных элементов свидетельствует о том, что время жизни возбуждённых
состояний ядер, связанных с испусканием этих линий, больше периода (около
10-20
Явления захвата нейтронов тем самым заставляют нас предполагать, что столкновение между быстрым нейтроном и тяжёлым ядром должно вести прежде всего к образованию составной системы, характеризующейся замечательной устойчивостью. Возможный последующий распад этой промежуточной системы с вылетом материальной частицы или переход в конечное устойчивое состояние с испусканием кванта излучения следует рассматривать как самостоятельные процессы, не имеющие непосредственной связи с первой фазой соударения. Мы встречаемся здесь с существенной разницей, ранее ясно не распознанной, между собственно ядерными реакциями и обычными соударениями быстрых частиц и атомных систем, соударениями, которые до сих пор для нас являлись главным источником сведений относительно строения атома. Действительно, возможность счёта посредством таких столкновений отдельных атомных частиц и изучение их свойств обязаны прежде всего «открытости» рассматриваемых систем, которая делает весьма маловероятным обмен энергией между отдельными составляющими частицами в течение соударения. Однако вследствие плотной упаковки частиц в ядре мы должны быть готовы к тому, что именно этот обмен энергией играет основную роль в типичных ядерных реакциях.
Если, например, мы рассматриваем столкновение между быстрым нейтроном и ядром, то очевидно, что нельзя сравнивать этот процесс с простым отклонением пути нейтрона во внутреннем поле ядра, быть может связанным с соударением с отдельной ядерной частицей, ведущим к вылету последней. Напротив, мы должны ясно понять, что избыток энергии падающего нейтрона должен быстро распределиться между всеми частицами ядра таким образом, что в течение некоторого промежутка времени ни одна частица не будет обладать кинетической энергией, достаточной для того, чтобы покинуть ядро. Возможное последующее освобождение протона, -частицы или даже нейтрона из промежуточной сложной системы должно поэтому говорить о сложном процессе, в котором энергия может опять концентрироваться на какой-то частице у поверхности ядра.