Составное ядро: различия между версиями

В начале исходные частицы образуют промежуточное (составное) ядро за ''ядерное время'', то есть время, необходимое для того, чтобы нейтрон пересёк ядро, примерно равное 10⁻²³ — 10⁻²¹[[Секунда|с]]. При этом составное ядро всегда образуется в возбуждённом состоянии, так как оно обладает избыточной энергией, привносимой нейтроном в ядро в виде [[энергия связи|энергии связи]] нейтрона в составном ядре <math>\varepsilon_n</math> и части его [[Кинетическая энергия|кинетической энергии]], которая равна сумме кинетической энергии ядра-мишени с [[Массовое число|массовым числом]] <math>~A</math> и нейтрона в системе [[Центр масс|центра инерции]]. Таким образом, в случае неподвижного ядра-мишени энергия возбуждения будет равна:

<math>~ E^* = \varepsilon_n + E(1 - \frac{m_n}{M^*}) \approx \varepsilon_n + \frac{A}{A+1}E = \varepsilon_n + E' </math>

Если кинетическая энергия нейтрона <math>~E'</math> не совпадает с разностью между энергией возбуждения i-го состояния и энергией связи нейтрона, то есть:

<math>~E_i^* - \varepsilon_n \neq E'</math>,

то вероятность образования составного ядра мала. При приближении энергии нейтрона к <math>~E_i^* - \varepsilon_n </math> вероятность взаимодействия возрастает и достигает максимума при:

<math>~ E' = E_i^* - \varepsilon_n </math>

Другое ограничение связано со [[спин]]ом ядра. Каждый возбуждённый [[Атомное ядро#Уровни ядра|уровень]] характеризуется своим механическим моментом <math>~ J </math>, так же как ядро-мишень в основном состоянии имеет спин <math>~ I </math>, налетающая частица обладает спином <math>~ s </math>, а относительное движение частицы и ядра своим моментом количества движения <math>~ l </math>, которое при небольших энергиях чаще всего принимают равным нулю. Суммарный спин сталкивающихся частиц (при <math>~ l = 0 </math>) может быть в пределах от <math>~ \left| I + s \right| </math> до <math>~ \left| I - s \right| </math> через единицу, а если бомбардирующая частица — нуклон, то механический момент равен либо <math>~ I + 1/2 </math>, либо <math>~ \left| I - 1/2 \right| </math>.

Если спин <math>~ J </math> возбуждённого уровня составного ядра не равен ни одному из возможных значений суммарного спина сталкивающихся частиц, то образование составного ядра невозможно. Если <math>~ J </math> попадает в пределы от <math>~ \left| I + s \right| </math> до <math>~ \left| I - s \right| </math>, то образование составного ядра возможно, однако в случае равенства суммарного момента сталкивающихся частиц с <math>~ J </math>. Доля таких столкновений определяется статистическим фактором <math>~ g </math>, остальные столкновения являются ''потенциальным рассеянием'' частиц.