2 См.: О. Haxel. Цит. соч.1 Этот взгляд недавно был поддержан также Харкинсом (W. D. Harkins. Proc. Nat. Acad. Sci., 1937, 23, 120), который, не разбирая более подробно вопроса о механизме ядерных реакций, уже несколько лет назад стал защищать ту точку зрения, что ядерные превращения всегда начинаются с образования составной системы.
В случае столкновений с -лучами, обладающими меньшей энергией, мы встречаемся с более сложным положением отчасти потому, что уровни энергии составной системы уже не будут распределены непрерывно, но отделены друг от друга более или менее резко, а отчасти и потому, что установление контакта между падающей частицей и первоначальным ядром представляет само по себе типичную квантовую задачу. Что касается последнего вопроса, то всем хорошо известно, что гамовская теория прохождения частицы сквозь потенциальный барьер позволяет удовлетворительно объяснить изменение выхода с увеличением энергии -лучей во многих случаях распада ядра, вызванного столкновением с -лучами. В некоторых случаях распада ядер, сопровождаемого вылетом весьма быстрых протонов, наблюдались замечательные максимумы выхода для определённых энергий -лучей. Однако очевидно, что эти максимумы не могут быть объяснены обычным путём, который состоит в следующем: падающей -частице приписывается полустабильное состояние внутри барьера; из этого состояния -частица может, согласно этому обычному объяснению, перейти к некоторому более низкому квантовому состоянию, причём этот переход сопровождается переходом протона с нормального уровня энергии внутри ядра на уровень, достаточно высокий для того, чтобы этот протон мог вылетать. В подобных объяснениях резонансных эффектов как -частица, так и протон предполагаются в первом приближении движущимися в фиксированном поле ядра.
Но ни одно подобное объяснение никоим образом не может быть согласовано с наблюдаемой большой вероятностью испускания протонов в результате столкновений с более быстрыми -частицами, которые должны легко проникать внутрь ядра. Действительно, уже несколько лет назад Моттом 1 было указано следующее. Упомянутый опытный факт заставляет предполагать, что связь между -частицей и протоном должна быть настолько сильной, что резонанс не может развиться даже и при меньших энергиях -лучей, для которых проникновение -частицы в ядро уже существенно зависело бы от потенциального барьера, тогда как для протона избыток энергии был бы ещё достаточен, чтобы он мог беспрепятственно пройти над гребнем барьера.
1 N. F. Моtt. Ргос. Roy. Soc., 1931, 133, 228.
Рассматриваемый резонансный эффект следует, очевидно, приписать совпадению суммы энергии свободной -частицы и первоначального ядра с энергией какого-то стационарного состояния составной системы, соответствующего некоторому квантованному коллективному типу движения всех составляющих его частиц. Острота этих состояний, а стало быть, и эффект резонанса будут зависеть от времени жизни составной системы, которое определяется суммой вероятностей различных конкурирующих между собой процессов распада системы. За исключением особых случаев наиболее вероятным процессом будет испускание протонов; как. ясно видно из упомянутого в § 6 распределения скоростей вылетевших протонов, это испускание их связано с процессом, подобным испарению ядерной материи, и наличие вне ядра отталкивающих сил будет влиять на него лишь косвенно. Это согласуется с наличием резонанса в той области энергии, где протон может без труда перескочить через потенциальный барьер; кроме того, это объясняет тот факт, что ширина резонансных уровней для не слишком быстрых -лучей меняется лишь медленно с возрастанием энергии -лучей, хотя лёгкость, с которой -частица проходит сквозь потенциальный барьер, должна была бы возрастать очень быстро с увеличением её энергии.
При более подробном обсуждении ядерных превращений, вызванных столкновением с -частицами, следует далее принимать во внимание, что длина волны -частицы, даже в области резонанса, обычно бывает того же порядка величины, как размеры ядра; поэтому нужно особо учитывать возможность различных значений её момента количества движения относительно ядра и влияние их на абсолютные значения эффективных сечений процесса распада. Влияние это, в частности, скажется при оценке относительной роли потенциального барьера и внутриядерного обмена энергиями в создании вероятности вылета -частиц в данной области энергий. В связи с этим интересно также отметить, что явление так называемого аномального рассеяния -лучей при близких столкновениях с ядрами нельзя приписывать исключительно отклонению -луча в постоянном силовом поле, как это делается обычно; это явление может существенно зависеть от возможности временного захвата -частицы и включения в составное ядро, которое затем испускает её в результате самостоятельного процесса распада.