В настоящее время едва ли можно составить себе детальное представление об этих процессах. Действительно, мы должны сознаться, что у нас нет никаких оправданий даже для предположений о существовании внутри ядра частиц, освобождаемых при разрушении ядра. В частности, известные трудности, связанные с индивидуальным существованием в пространственной области ядерных размеров заряженных частиц с такой небольшой массой покоя, какую имеют электроны и позитроны, заставляют нас рассматривать -распад как процесс, ведущий к образованию электрона как индивидуальности в механическом смысле 1. В этом отношении положение здесь, конечно, существенно отличается от случая распада ядра с вылетом тяжёлых частиц — нейтронов, протонов и -частиц. Тот факт, что массы всех ядер в первом приближении являются целыми кратными единиц, близких к массе нейтрона, позволяет рассматривать эти частицы как механические индивидуальности внутри ядра. Вследствие небольшой разницы между массами нейтрона и протона по сравнению с энергией связи ядра, измеряемой так называемым дефектом массы, предположение о существовании в ядре частиц с теми же электрическими и магнитными свойствами, что и у свободных нейтронов и протонов, должно казаться более гипотетическим. Вследствие недостаточности наших сведений о том исключительно плотном состоянии материи, с которым мы имеем дело в ядрах, мы скорее можем рассматривать целочисленные значения единичных электрических зарядов ядер и продуктов их расщепления как фундаментальный аспект атомистики электричества, который, однако, не объясняется современными теориями строения атома.
1 См.: N. Bohr. Faraday lecture. J. Chem. Soc., 1932, 134, 349 (статья 37); W. Heisenberg. Zeeman Verhandelingen, p. 108.
Однако если оставить в стороне проблему природы ядерных компонент, не являющуюся целью настоящего обсуждения, то во всяком случае ясно, что модели ядра, детально рассматривавшиеся до сих пор, не дают возможности объяснить типичные свойства ядер, для которых, как мы уже видели, обмен энергией между отдельными частицами является решающим фактором. Действительно, в этих моделях ради простоты допускалось, что состояние движения каждой частицы в ядре может в первом приближении рассматриваться как движение в консервативном поле сил и может поэтому характеризоваться квантовыми числами, так же как движение электрона в обычном атоме. Между тем в атоме и ядре мы имеем два крайних случая механической задачи многих тел; при этом процедура аппроксимации, опирающаяся на соответствующее применение задачи одного тела, столь эффективная в первом случае, теряет всю свою ценность в последнем, где мы с самого начала имеем дело с существенно коллективными аспектами взаимодействия между составляющими ядро частицами.
В связи с этим важно вспомнить также, что успешное квантовомеханическое объяснение простого закона, связывающего время жизни продуктов -излучения с энергией испущенных частиц, совершенно не зависит от специальных допущений, рассматривающих поведение индивидуальных частиц в ядре. Вследствие очень большого времени жизни этих продуктов по сравнению со всеми собственными периодами ядра вероятность такого расщепления зависит в первом приближении только от электрического поля вне ядра, образующего так называемый потенциальный барьер, препятствующий вылету -частиц. Представляется чрезвычайно сомнительным, чтобы -частицы существовали в ядре в таком виде, как это допускают имеющиеся теории -распада. Частое появление -частиц в результате естественного и искусственного расщепления ядра можно объяснить скорее тем, что энергия освобождается при самом образовании -частиц и что освобождение этих частиц может, таким образом, связываться с меньшей степенью концентрации излишка энергии, чем освобождение протонов или нейтронов. Пока что изучение -распада и его тесной связи с -спектрами, выясненной Гамовым, даёт нам сведения только относительно возможных значений энергии и до некоторой степени относительно спина стационарных состояний ядерных систем, с которыми мы имеем дело.
То обстоятельство, что состояния ядра, связанные с упомянутыми только что явлениями, представляют дискретное распределение чрезвычайно резких уровней энергии, может сначала показаться противоречащим нашим предположениям о существовании полуустойчивых промежуточных состояний составной системы, образованной при захвате нейтрона, с, очевидно, непрерывными значениями кинетической энергии падающего нейтрона. Можно представить себе, однако, что при захвате быстрых нейтронов мы имеем дело с гораздо более высоким возбуждением составной системы, чем обычное -возбуждение. В то время как последнее имеет наибольшее значение в несколько миллионов вольт, возбуждение в нашем случае может значительно превышать энергию, необходимую для полного удаления нейтрона из ядра, находящегося в нормальном состоянии. Измеренные Астоном дефекты масс изотопов показывают, что эта энергия составляет около 10 млн. вольт.