Как уже упоминалось ранее, соударения между быстрыми нейтронами и ядрами элементов небольшого атомного номера должны в большинстве случаев вести к вылету -частицы или протона. Мы можем заключить отсюда, а также и из значительного эффективного сечения этих соударений, что столкновение ведёт сначала к образованию полуустойчивой составной системы с непрерывным распределением уровней энергии. Несмотря на то что время жизни такой системы может быть гораздо меньше времени жизни -состояний в тяжёлых ядрах, мы должны всё же считать, что последующий вылет -лучей или протонов требует отдельного процесса концентрации излишка энергии и что мы не можем прийти к определённым выводам из этих явлений относительно существования таких частиц в ядрах при нормальных условиях. Например, большую вероятность испускания -частицы по сравнению с вылетом нейтрона из составной системы нужно, как уже указывалось, объяснять скорее сравнительно малой степенью концентрации энергии в первом процессе. Что касается испускания заряженных частиц, мы должны, конечно, также принять во внимание отталкивание их остатком ядра и, в частности, значительную трудность для заряженной частицы (по сравнению с незаряжённой с той же конечной кинетической энергией) проникнуть сквозь потенциальный барьер, окружающий ядро.
Как уже неоднократно указывалось, последнее обстоятельство приводит к простому объяснению не только быстрого убывания выхода -частиц и протонов в результате захвата быстрых нейтронов с возрастанием заряда ядра, но также уменьшения с увеличением энергии нейтрона отношения вероятностей вылета этих двух типов заряженных частиц. Вероятность того, что ядро может находиться после вылета этих частиц в нормальном или в возбуждённом состоянии, зависит и в том и в другом случае от распределения уровней энергии конечной системы, — более разделённых для лёгких ядер, — а также от соотношения между большей лёгкостью для быстрых частиц проникнуть сквозь потенциальный барьер ядра, с одной стороны, и необходимостью большей концентрации энергии в первом случае по сравнению с последним, с другой. Подобные же рассуждения можно приложить к деталям обычного -распада, как, например, к слабым группам длиннопробежных -частиц и к тонкой структуре наиболее интенсивных линий -лучей.
В случае ядерного превращения, вызываемого захватом заряженных частиц, так же как и для расщепления ядер -квантами, образование промежуточной полуустойчивой составной системы, по-видимому, имеет решающее значение для объяснения большого разнообразия явлений. Кроме типичных неселективных эффектов вроде испускания нейтрона или протона быстрыми -частицами мы встречаемся, как известно, с эффектом явно выраженного резонанса при захвате медленных -частиц, так же как и в явлениях захвата лёгкими ядрами искусственно ускоренных протонов. Вследствие очень небольшой продолжительности жизни промежуточного состояния степень резонанса в этом случае, однако, значительно меньше, чем в случае селективного захвата нейтронов тяжёлыми ядрами. В связи с этим, быть может, следует заметить, что такие выражения, как «уровни -частиц» или «уровни протонов», — выражения, обычно применяемые при рассмотрении этих эффектов и основанные на приписывании возбуждения отдельным ядерным частицам, теряют всякий смысл, если смотреть на ядерное возбуждение с точки зрения, принятой нами. Действительно, существенной чертой ядерных реакций, возбуждаемых при соударениях или поглощении излучения, можно считать свободную конкуренцию между всеми различными возможными процессами освобождения материальных частиц или переходов с излучением, которые могут происходить в составной системе, находящейся в полуустойчивом состоянии.
Подробное обсуждение с этой точки зрения существующих эмпирических данных относительно спонтанных и индуцированных превращений ядра будет вскоре опубликовано мною совместно с Ф. Калькаром 1, который, оказал мне большую помощь при выводе следствий из развитой здесь общей концепции. Затем мы обсудим также ограничение этих представлений, в случае очень лёгких ядер вроде дейтерия, где разделение между механизмом накопления энергии в ядре и механизмом освобождения частиц, так резко выраженное для реакций с тяжёлыми ядрами, постепенно, теряет своё значение. Здесь, однако, я должен ещё кратко указать, что в изложенных выше рассуждениях можно ожидать видоизменений даже для тяжёлых ядер, если энергия промежуточной системы намного превышает энергию нормального состояния.
1 N. Bohr, F. Kalckar. Kgl. Dan. Vid. Selsk, Math.-Fys. Medd., 1937, 14, № 10 (статья 48).