Дальнейшие интересные сведения о свойствах излучения ядер обещают в последнее время замечательные исследования Боте и Гентнера испускания нейтронов тяжёлыми ядрами при облучении их только что упомянутыми γ-лучами от протон-литиевого источника. Правда, тот факт, что облучённые элементы ведут себя совсем по-разному при таких ядерных фотоэффектах, казался на первый взгляд трудно совместимым с общими представлениями о возбуждениях ядра, к которым приводили ядерные превращения при столкновениях. Согласно этим представлениям все данные элементы должны обладать уже при энергиях возбуждения, много меньших 17 Мэв, непрерывным распределением энергии, и поэтому мы не можем ожидать обычного эффекта резонанса. Но мы должны учесть, что ситуация при ядерных превращениях, при столкновениях и под действием облучения совершенно различна. В то время как при столкновении характер процесса существенно определяется конкуренцией возможных вероятностей распада и излучения долгоживущего промежуточного состояния, характер фотоэффекта, напротив, будет зависеть от соотношения между связью и полем излучения с соответствующими этому специфическими колебаниями ядер, с одной стороны, и связью этих колебаний с другими возможными типами колебаний, с другой. Наличие последней связи приводит к тому, что энергия быстро распределяется между всеми колебаниями, как в нагретом теле, и что тем самым вероятность излучения энергии возбуждения в форме отдельного кванта в единицу времени очень быстро уменьшается от величины, свойственной ей в начальной стадии возбуждения, до весьма малой величины, соответствующей закону теплового излучения. Ядерный фотоэффект обнаруживает и в непрерывной области избирательную частотную зависимость, если только этот переход недостаточно быстрый, чтобы уничтожить влияние первоначального способа возбуждения на общую вероятность последующего излучения кванта. Согласно этой концепции, по которой отмеченная в упомянутых опытах избирательность ядерного фотоэффекта в непрерывной области состояний аналогична наличию резких инфракрасных областей поглощения твердого тела при обычной температуре, очевидно, должна быть создана возможность выяснить силу связи ядерных колебаний из фотоэффекта. Так как теоретически оценить это отношение связей, по-видимому, будет трудно вследствие большого, по сравнению со случаем кристалла, влияния квантовой нулевой энергии, продолжения опытов следует ожидать с большим интересом.

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 ^*

^*Mechanique nucléaire. Congrès du palais de la découverte (Paris, octobre 1937). Paris, 1938, стр. 1-2 (81-82).

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 ^*

^*Nuclear Photo-effect. Nature, 1938, 141, 326.

Боте и Гентнер ¹ наблюдали испускание нейтронов из тяжёлых ядер под действием гамма-лучей, которые обладали энергией около 17 Мэв и получались при столкновениях протонов с литием. В этих замечательных опытах обнаружился резко селективный характер этого ядерного фотоэффекта. Так, для некоторых немногих элементов (в распределении которых правильности не обнаруживается) сечения для такого эффекта оказались порядка 10^-26см², тогда как для громадного большинства изученных элементов никакого заметного эффекта не наблюдалось. Как указывалось различными авторами, такой селективный характер явления на первый взгляд трудно согласовать с нашими взглядами на механизм ядерных реакций — взглядами, к которым приводит изучение явлений, порождаемых столкновениями с нейтронами ². В самом деле, если рассмотреть распределение уровней энергии составного ядра, образованного в таких столкновениях, то окажется следующее. Для всех более тяжёлых элементов и для энергий возбуждения, превышающих 10 Мэв, распределение этих уровней должно, казалось бы, быть практически непрерывным; между тем ядерный фотоэффект, очевидно, требует и для гораздо более высоких возбуждений наличия резко ограниченных областей энергии и особо чувствительной «настройки» в пределах каждого из них.