Избранные научные труды полностью

Мейтнер, Ган и Штрассман обнаружили, что быстрые нейтроны, как и тепловые, приводят к образованию в уране комплекса радиоактивных продуктов, которые возникают в результате деления. Ладенбург, Каннер, Баршалл и ван Воорис ²³ выполнили прямое измерение сечения деления для нейтронов с энергией 2,5 Мэв и получили величину 0,5·10^-24 см² (±25%). Поскольку вклад изотопа U²³⁵ в это сечение не может превосходить R²/139 0,002·10^-24 см², весь эффект следует целиком приписать составному ядру U²³⁹. Но для этого ядра вероятность деления при низких энергиях ничтожно мала, как мы видели из данных по медленным нейтронам. Поэтому можно считать, что изменение соответствующего сечения с энергией в общих чертах описывается рис. 6, а. В этой связи интересно отметить, что измерения Ладенбурга и др ²³ показали слабое изменение сечения с ростом энергии от 2 до 3 Мэв. Это означает, что для ядра U²³⁹ критическая энергия деления превосходит энергию связи нейтрона наверняка меньше, чем на 2 Мэв. Неопубликованные результаты вашингтонской группы ²⁴ дают значение _d = 0,003·10·10²⁴ см² при 0,6 Мэв и 0,012·10^-24 см² при 1 Мэв. Вместе с результатами принстонской группы ²³ это даёт достаточную информацию, чтобы заключить, что критическая энергия деления для ядра U²³⁹ приблизительно на ^3/4 Мэв больше энергии связи нейтрона, которая согласно табл. III составляет ~ 5,2 Мэв:

E

_f

(U

²³⁸

)

~

6

Мэв

.

(62)

²³ R. Ladеnburg, М. Н. Кannеr, Н. Н. Ваrsсhаll, С. С. van Vооrhis. Phys. Rev., 1939, 56, 168.

²⁴ Доклад M. Туве на Принстонском заседании Американского физического общества 23 июня 1939 г.

Другой вывод, который можно сделать на основании данных Ладенбурга и др. по измерению абсолютных значений сечения, — это вывод о том, что рис. 6 по существу правильно воспроизводит значения отношения величин _f/d и _n/d Это подтверждает справедливость принятого нами допущения, согласно которому расстояние между уровнями в переходном состоянии делящегося ядра имеет тот же порядок величины, что и расстояние между нижними уровнями в обычном ядре.

Сечение деления ядра Th²³² нейтронами с энергией от 2 до 3 Мэв также измерялось принстонской группой, которая получила в этом интервале энергий _d = 0,1·10^-24 см². Те же соображения, которые использовались при обсуждении рис. 6, в данном случае приводят к значению высоты барьера деления, на 1³/₄ Мэв превышающему энергию связи нейтрона. Отсюда на основании табл. III получаем

E

_f

(Th

²³³

)

~

7

Мэв

.

(63)

Проверка согласованности полученных значений высоты барьера деления обеспечивается отмечавшейся уже в разделе II и на рис. 4 возможностью получения критических энергий для всех ядер, коль скоро эта величина известна для одного ядра. Принимая в качестве исходного значения E_f(U²³⁸) = 6 Мэв, получаем E_f(Th²³³) = 7 Мэв в хорошем согласии с (63).

Как и в предыдущем разделе, из рис. 4 получаем E_f(U²³⁶) = 5¹/₄ Мэв, E_f(U²³⁵) = 5 Мэв. Оба значения меньше соответствующих энергий связи нейтрона по оценкам из табл. III. Исходя из значений разности E_n-E_f можно с помощью рис. 6 получить, что для тепловых нейтронов отношение _f/d составляет соответственно ~5 и ~1 для двух рассматриваемых изотопов. Таким образом, в обоих случаях распределение уровней оказывается непрерывным. С помощью формулы

_f

=

²

_n'

2

d

(64)

можно оценить сечение деления тепловыми нейтронами для самого лёгкого изотопа урана, которое до сих пор совсем не измерялось. Здесь d не должно существенно отличаться от соответствующей величины для аналогичного составного ядра U²³⁹, т. е. порядка 20 эв. Отсюда

_f

(тепл., U

²³⁵

)

~

23·10

^-18

·10

^-4

2

20

~

~

(500:1000)·10

^-24

см

²

.

(65)

Этот результат, конечно, практически совпадает с тем, что мы имеем для следующего, более тяжёлого составного ядра.

Оценки высоты барьера деления, ширины деления и нейтронной ширины сведены вместе на рис. 7. Расстояние между уровнями d для быстрых нейтронов оценивалось по значению его для медленных нейтронов на основании того факта, что плотность ядерных уровней возрастает, согласно Вайскопфу, приблизительно экспоненциально с показателем 2(E/d)^1/2; здесь d — величина, характеризующая расстояние между самыми нижними уровнями ядра и грубо равная 0,1 Мэв. Для быстрых нейтронов относительные значения величин _n, _f и d являются более надёжными, чем абсолютные, которые нанесены на рис. 7, поскольку первые получаются более непосредственным образом.

Рис. 7. Сравнительная сводка оценочных значений энергии деления, энергии связи нейтрона, расстояний между уровнями, а также ширин деления и нейтронных ширин для трех ядер, в отношении которых имеются экспериментальные данные. Для быстрых нейтронов значения _n, _f и d менее надёжны, чем их отношения. Числа, расположенные в самой верхней части рисунка, во всех случаях соответствуют энергии нейтронов, равной 2 Мэв

V. ЗАПАЗДЫВАЮЩИЕ И МГНОВЕННЫЕ НЕЙТРОНЫ