Нам хочется упомянуть ещё и другое явление, которое обещает новые взгляды на механизм ядерного возбуждения, а именно — открытие так называемых ядерных изомеров, т. е. долгоживущих продуктов с одинаковыми зарядами и массовыми числами, но обладающих различными радиоактивными свойствами. В последние годы установлено наличие таких ядерных изомеров при превращении многих элементов; особенно интересные случаи обнаружены в опытах Гана и Мейтнер с радиоактивными семействами, возникшими при столкновениях нейтронов с ураном. Как заметил впервые Вейцзекер, наличие больших времён жизни возбуждённых ядер можно объяснить предположением, что соответствующие состояния ядра имеют особенно высокие квантовые числа момента, и поэтому процессы излучения, которые соответствовали бы переходу в нормальное состояние, имеют весьма малую вероятность. Эта концепция, напоминающая метастабильность определённых атомных состояний, очень привлекательна; но пока трудно судить, достаточна ли она, чтобы объяснить особые условия появления различных ядерных изомеров, или тут играют роль ещё до сих пор неизвестные, присущие ядерным процессам правила отбора.
В заключение этого краткого обозрения, целью которого было прежде всего показать замечательную плодотворность новых областей исследования, возникших благодаря совместному использованию двух фундаментальных открытий Планка и Резерфорда, вряд ли нужно особо подчёркивать, что в собственно ядерной физике мы находимся только на пороге развития. Глубокая связь экспериментальных и теоретических исследований, отличающая поиски в этой области, даёт нам основания для самых больших надежд на дальнейшие успехи.
Копенгаген
Институт теоретической физики
Поступила 27 февраля 1938 г.
54 ЯДЕРНАЯ МЕХАНИКА *
*
Цель настоящей конференции — выявить существенные различия между динамическими свойствами ядер и атомных систем и выяснить, какие основные следствия вытекают из них для толкования ядерных реакций. Эти различия обусловлены тем, что частицы, входящие в состав ядер, сосредоточены в исключительно малых областях; в атоме дело обстоит совершенно иначе. Отсюда следует прежде всего, что силы, определяющие строение атома, не отличаются от тех, которые можно узнать при изучении свободных частиц, тогда как строение ядра обусловлено силами, действующими только на очень малых расстояниях. К тому же объяснение строения атомов основано на применении хорошо известного закона взаимодействия, тогда как проблема структуры ядер не может быть отделена от проблемы выражения законов ядерных сил. Кроме того, в атомах движения составляющих частиц могут рассматриваться в первом приближении как независимые одно от другого; именно на эту особенность опирается объяснение периодической системы элементов. В ядрах же, наоборот: связь между частицами так сильна, что никакие приближения такого рода не допустимы.
Для понимания законов ядерных реакций, вызванных соударениями, существенно учитывать именно это положение вещей. Оно ведёт к представлению, что промежуточной стадией такой реакции является образование «составной системы», в которой общая энергия распределена между всеми входящими в неё частицами и которая не может распадаться раньше, чем на одной из этих частиц сосредоточится достаточная энергия; окончательный результат реакции будет обусловлен конкуренцией между различными возможностями распада и излучения составной системы.
С этой точки зрения захват и испускание быстрых частиц может трактоваться по аналогии с явлением испарения. Можно также определить некоторую «температуру» составной системы, которая определяет скорость вылетающих частиц. В случае, если частицы электрически заряжены, необходимо, кроме того, учитывать огромные силы электрического отталкивания. В случае нейтронов, наоборот, эти силы отсутствуют; значит, можно будет изучать образование составных систем под действием медленных нейтронов, при этом явлении возникает интересный эффект резонанса, что очень напоминает оптическую дисперсию. Из этих эффектов можно будет получить подробные сведения о плотности уровней составной системы по вероятности различных процессов распада, которые хорошо уложатся в общую концепцию ядерной механики, являющейся темой данной конференции.
55 ЯДЕРНЫЙ ФОТОЭФФЕКТ *
*