электроядерные реакции

ЭЛЕКТРОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ -ядерные превращения, идущие при рассеянии электронов атомными ядрами. Согласно представлениям квантовой электродинамики, рассеяние электронов на нуклоне происходит путём обмена виртуальными g-квантами. В большинстве случаев достаточно ограничиться обменом одним g-квантом. Отличие виртуальных g-квантов от реальных состоит в том, что для последних имеет место однозначная связь между переданной нуклону энергией w и импульсом р. Для виртуальных g-квантов такое равенство не имеет места, что позволяет при рассеянии электронов варьировать независимо каждую кинематич. переменную.

Если фиксировать только рассеянный электрон, то сечение процесса выражается через две т. н. с т р у к т у р н ы е ф-ции ядра, к-рые зависят от переданной энергии и переданного импульса. Одна (продольная) связана с распределением заряда в ядре, а другая (поперечная)-с распределением тока намагниченности. На рис. показана зависимость первой структурной ф-ции R от переданного ядру импульса p и энергии (2p/h)w (горизонтальная ось). Если ядру не передаётся внутр. энергия, то имеет место процесс упругого рассеяния электронов. Соответствующая структурная ф-ция (кривая 1), наз. упругим формфактором, отражает распределение заряда ядра.

При очень больших переданных импульсах электрон "чувствует" кварковую структуру ядерной системы. В асимптотич. области ф-ция R должна вести себя как Q^-2(n-1), где Q - переданный 4-импульс, n - число кварков в ядре (правило кваркового счёта). В случае нуклона (n = 3) асимптотич. область экспериментально достигнута и соответствующая зависимость наблюдается. Для дейтрона область, где он ведёт себя как шестикварковая система (n = 6), и тем более для ядер с большим числом нуклонов эта область ещё не достигнута.

Вторая структурная ф-ция (упругий магн. формфактор) характеризует распределение тока намагниченности в ядре. В магн. формфактор при больших переданных импульсах значит. вклад приходится на двухчастичный обменный ток, а затем и кварковые степени свободы.

Кривая 2 отвечает случаю, когда р=w/c. Это условие реализуется при поглощении реального g-кванта (см. Фотоядерные реакции).

Кривая 3 даёт срез структурной ф-ции при фиксированном значении переданного импульса. При малых значениях переданной энергии в структурной ф-ции проявляются узкие пики, отвечающие возбуждению дискретных и квазидискретных состояний ядра. Далее следует широкий пик, отвечающий возбуждению мультипольных гигантских ре-зонансов (ГР)- монопольных, дипольных, квадрупольных и более высокой мультипольности. Механизм распада гигантских резонансов, возбуждаемых при рассеянии электронов, аналогичен механизму распада при поглощении g-квантов.

Следующий пик в структурной ф-ции проявляется при энергии wp²/2M+<B>, где M - масса нуклона, <B> - ср. энергия связи нуклона в ядре. Это пик квазиупругого выбивания нуклона из ядра (КУ). Измерения на совпадение рассеянного электрона и выбитого нуклона (или нук-лонной ассоциации) позволяют получить данные об их распределении по импульсам (см. Совпадений метод).

При большей энергии наблюдается ещё один пик в структурной ф-ции. Он связан с рассеянием электрона на одном нуклоне, в результате чего возбуждаются нуклон-ные степени свободы, и в первую очередь D-изобара (1232). Аналогичная картина имеет место и при поглощении g-кванта (см. Резонансы).

Область больших переданных импульсов и энергий получила назв. области глубоко неупругих процессов (ГН). Здесь структурные ф-ции зависят не от каждой кинематич. переменной, а от их комбинации. Из этого следует, что внутри адронов нет масштаба расстояний, т. е. кварки, на к-рых рассеивается электрон, являются точечными частицами (см. Масштабная инвариантность ).Комбинацию первоначальных кинематич. переменных, от к-рых только и зависят структурные ф-ции в сечении при глубоко неупругих процессах, наз. скейлинговыми переменными.

Отношение структурной ф-ции ядра к сумме структурных ф-ций составляющих его нуклонов имеет сложную зависимость от скейлинговой переменной, к-рая наблюдалась группой экспериментаторов, объединённых в европейскую мюонную коллаборацию (ЕМС-эффект). Эта зависимость обусловлена вкладом пионов, к-рыми обмениваются нуклоны в ядре, ядерной структурой и др.

Лит.: Берестецкий В. Б., Лифшиц E. M., Питаев-ский Л. П., Квантовая электродинамика, 3 изд., M., 1989; Drechsel D., Giannini M. M., Electron-scattering off nuclei, "Repts. Progr. Phys.", 1989, v. 52, p. 1083; Ахиезер А. И., Ситен-KO А. Г., Тартаковский В. К., Электродинамика ядер, К., 1989.

P. А. Эрамжян.

   <<      Предметный указатель      >>