09.10.2024

Открытия сотрудников ЛЯП ОИЯИ. Явление прямого выбивания дейтронов из атомных ядер нуклонами высоких энергий

В экспериментах, проведенных на синхроциклотроне Объединенного института ядерных исследований, сотрудники ОИЯИ Л. С. Ажгирей, И. К. Взоров, В. П. Зрелов, М. Г. Мещеряков, Б. С. Неганов, А. Ф. Шабудин экспериментально обнаружили, что при взаимодействии протонов высокой энергии (ускорение на шестиметровом синхротроне до энергии 680 млн эВ) с ядрами различных элементов налетающие протоны выбивают из ядра-мишени не только отдельные протоны и нейтроны, но и дейтроны — наилегчайшие ядра тяжелого водорода дейтерия с кинетической энергией, в сотни раз превышающей энергию связи внутриядерных нуклонов.

Явление прямого выбивания дейтронов из атомных ядер нуклонами высоких энергий обнаружено при изучении спектров вторичных частиц, возникающих в результате такого взаимодействия. Было установлено, что обнаруженная группа дейтронов не могла возникнуть вследствие «пикап-процесса», т. е. процесса захвата падающим протоном нейтрона из ядра, поскольку испущенные дейтроны обладают большим импульсом. Эти дейтроны нельзя также отождествить с дейтронами, возникающими вследствие захвата нуклонов из ядер вторичными, относительно медленными нуклонами, вовлеченными в ядерный процесс первичным протоном, поскольку дейтроны, испущенные в таком процессе непрямого захвата нуклонов, имеют размытый импульсный спектр. Зарегистрированные пики дейтронов не могли быть приписаны и дейтронам, образованным в реакциях р + p → d + $π^+$ или р + n → d + $π^0$, протекающих внутри ядер, так как отвечающие этим реакциям дейтроны испускаются с меньшими импульсами. Обнаруженные дейтроны не могли образоваться в ходе реакции р + n → d + γ, поскольку дейтроны этой реакции также обладают меньшими импульсами.

Таким образом, ни одним из известных процессов, связанных с испусканием дейтронов из ядер, облучаемых быстрыми нейтронами, не удалось объяснить обнаруженные пики дейтронов.

Неожиданным и существенным оказалось и то, что процесс прямого выбивания дейтронов из ядер протонами носит квазиупругий характер, т. е. протекает приблизительно так же, как и упругое рассеяние протонов на свободных дейтронах.

Это позволило авторам открытия сделать вывод о том, что протоны иногда взаимодействуют не с отдельными частицами (нуклонами), образующими ядра, а с внутриядерными образованиями (кластерами), которые ведут себя как целые частицы.

Обнаруженное явление способствовало развитию нового теоретического направления в ядерной физике — физики квазиупругого рассеяния частиц высокой энергии на нуклонных ассоциациях (кластерах) в ядрах.

Основанные на этом явлении теории о структуре ядра, исследования различных характеристик процессов взаимодействия частиц высоких энергий с внутриядерными образованиями позволяют получать важные сведения о различных характеристиках ядерной структуры и тем самым глубже проникнуть в сущность природы ядерных сил.

Открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР 29 ноября 1979 г. за № 221 с приоритетом от 1 июля 1957 г.

Формула открытия:

«Экспериментально установлено неизвестное ранее явление прямого выбивания дейтронов из атомных ядер нуклонами высоких энергий, обусловленное тем, что при облучении атомных ядер нуклонами высоких энергий, например протонами, происходит квазиупругое рассеяние налетающих нуклонов на дейтронных группах в ядрах, приводящие к испусканию дейтронов с импульсами, отвечающими кинетике упругого рассеяния нуклонов на свободных дейтронах».