В недавно вышедшей статье 1 было указано, что необычайная лёгкость, с которой происходит обмен энергией между плотно упакованными частицами в атомных ядрах, играет решающую роль в ходе их превращений, вызванных столкновениями ядер с материальными частицами. При рассмотрении таких столкновений обычно делалось предположение, что превращение атомного ядра в основном состоит в непосредственной передаче энергии от падающей частицы к какой-нибудь частице первоначального ядра, что и влечёт за собой выбрасывание этой последней. Однако такое предположение должно быть оставлено. Напротив, мы должны ясно себе представлять, что всякое превращение атомного ядра проходит через промежуточный этап, в котором энергия временно оказывается распределённой между всеми частицами составной системы, образованной ядром и падающей частицей. При тех малых расстояниях, о каких идёт речь, между любыми двумя из ядерных частиц возникают большие силы. Благодаря этому связь между частицами составной системы оказывается чрезвычайно тесной. Всякий могущий произойти распад этой системы, — будь то испускание «элементарной» частицы вроде нейтрона или протона или же испускание «сложной» ядерной частицы вроде дейтрона или -частицы, — следует поэтому рассматривать как отдельное событие, независимое от первого этапа процесса столкновения. Таким образом, можно сказать, что окончательный результат столкновения зависит от свободной конкуренции между всеми различными процессами распада или излучения составной системы, совместимыми с обычными законами сохранения.
1
N. Bohr. Nature, 1937, 136, 344, 351 (статья 45).
Далее цитируется как А. [В более новой статье (N. Bohr. Science, 1937, 86, 161)
дан краткий обзор дальнейшего развития взглядов, изложенных в
цитированной статье. Более полный отчёт, с более подробными
ссылками на предшествующую литературу по этому предмету,
содержится в речи, произнесенной на Международном физическом
конгрессе в Париже в октябре 1937 г. Эта речь должна скоро
появиться в докладах конгресса.—
С этой точки зрения изучение превращений атомных ядер, вызванных столкновениями, должно прежде всего состоять в рассмотрении баланса между теми отдельными процессами, из которых состоит образование и распад промежуточной полустабильной системы. Несмотря на то что простые механические аналогии (А, стр. 351) очень наглядны, разработка этого вопроса, очевидно, невозможна без соответствующих квантовых соображений. Действительно, прежде всего законы квантовой механики налагают общие ограничения на возможные энергетические состояния составной системы; кроме того, само образование или распад этой системы часто связаны с характерными квантовыми эффектами, хорошо известными по удачному объяснению законов радиоактивного распада, данному Кондоном, Гэрни и особенно Гамовым. Предположенная здесь тесная связь между движениями частиц ядра заставляет, однако, внести значительные изменения в обычный способ рассмотрения таких задач, основанный на предположении, что в первом приближении частица внутри ядра движется в постоянном силовом поле. Но мы увидим, что чрезвычайная сильная связь частиц в ядре приводит к известным упрощениям, позволяющим сделать ряд простых заключений общего характера относительно ядерных реакций.
Представление об атомных ядрах как о квантовомеханических системах, состоящих исключительно из нейтронов и протонов, как известно, привело к чрезвычайно интересным результатам, касающимся строения таких ядер. Представление это даёт, во-первых, объяснение одному факту, выявленному при изучении полосатых спектров и сверхтонкой структуры сериальных линий; а именно, оно объясняет, почему собственный спин ядра любого изотопа равен чётному или нечётному целому кратному h/4 в зависимости от того, чётным или нечётным числом является его атомный вес; кроме того, это представление объясняет в общих чертах то, как меняется устойчивость ядра (а значит, и наличие изотопов и величина их дефекта массы) с атомным весом и атомным номером.
В связи с этим следует особо отметить, что полученные отсюда Гейзенбергом и сотрудниками важные данные относительно сил, действующих между частицами в ядре на малых расстояниях, основаны в сущности на оценке средней кинетической энергии этих частиц при нормальном состоянии ядра. Ввиду того что протоны, так же как и нейтроны, подчиняются принципу Паули, эта кинетическая энергия действительно почти не будет зависеть от условий движения частиц в ядре; что же касается порядка её величины, то она всегда сравнима с той величиной, которая получается для энергии, если предположить, что каждая частица движется в отдельной ячейке внутри ядра.