Хотя эта картина весьма поучительно освещает существенные черты эффекта резонанса, она (как вскоре выяснилось) оказывается недостаточной, чтобы объяснить детали наблюдаемых явлений. В частности, подсчёт вероятности радиационных эффектов при таких процессах простого столкновения показывает, что эта вероятность всегда будет больше вероятности захвата или сравнима с ней, что противоречит экспериментальным данным. Опыт показывает, что часто наблюдаемая необычайно большая вероятность захвата медленных нейтронов никогда не сопровождается столь же большим эффектом рассеяния.
Чтобы обойти это затруднение, Г. Брейт и Е. Вигнер 1 предложили несколько иное объяснение резонансных эффектов при столкновениях с медленными нейтронами. По их мысли, в некотором промежуточном состоянии происходит следующее: падающий нейтрон вступает во взаимодействие с другой ядерной частицей и переводит её из нормального в более высокое квантовое состояние; сам же нейтрон оказывается связанным в поле ядра в некотором стационарном состоянии с энергией, слишком малой для того, чтобы немедленно вылететь. Действительно, волна падающего нейтрона обладает очень небольшой способностью проникновения в потенциальную яму ядерных размеров; поэтому, как показали указанные авторы, при таких столкновениях достаточно даже сравнительно малой вероятности передачи энергии от нейтрона к другой внутриядерной частице, чтобы изменить в обратную сторону баланс между процессами рассеяния и сопровождаемого излучением захвата. Однако, как уже было указано ранее в А, наблюдаемая чрезвычайная резкость явлений резонанса и их сравнительно частое появление требуют гораздо большего времени жизни промежуточной системы и гораздо более тесного расположения уровней энергии, чем может дать какая бы то ни было модель ядра со слабой связью между отдельными частицами. Способ рассмотрения проблемы резонанса, предложенный Брейтом и Вигнером и состоящий в выводе общих формул для изменения сечений рассеяния и захвата нейтронов в резонансной области, представляет тем не менее определённый шаг вперёд, так как эти формулы очень ценны для анализа экспериментальных данных. Обозначая через n и r соответственно вероятность распада составной системы с вылетом нейтрона и вероятность её перехода, сопровождаемого излучением, можно написать эти формулы для сечений в виде
расп.
=
2
4
n2
(E-E0)2 h-2 + 1/4 (n+r)2
,
(14)
изл.
=
r
=
2
4
nr
(E-E0)2 h-2 + 1/4 (n+r)2
,
(15)
где и E — соответственно длина волны и кинетическая энергия падающего нейтрона, а E0 — значение энергии, которое следует приписать полустабильному стационарному состоянию составной системы.
1 G. Вrеit, Е. Wigner. Phys. Rev., 1936, 49, 519.
Удивительное сходство формул (14) и (15) с известными дисперсионными формулами оптики представляет замечательное обстоятельство, позволяющее сделать ряд заключений по аналогии. В частности, эта аналогия показывает, насколько трудно в резонансных столкновениях отделить вероятность образования составной системы от вероятности процессов излучения и распада этой системы. Относительное количество рассеянных и захваченных нейтронов (отношение сечений) определяется исключительно отношением вероятности распада к вероятности излучения; зависимость же абсолютных величин этих сечений от n и r показывает, каким образом эти вероятности влияют на остроту оптимального резонанса и тем самым на вероятность образования составной системы.
При анализе экспериментальных данных с помощью формул (14) и (15) особенно важно то, что измерение ширины области резонанса
=h(
n
+
r
)
(16)
и максимального сечения захвата
(
r
)
макс
=
^2
nr
(n+r)^2
(17)
делают принципиально возможным определение обеих величин: как
n,
так и
r.
Более точный анализ явлений показывает, что для более тяжёлых элементов
r
будет порядка 1014