ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Со времени выхода первого издания этой книги прошло слишком мало времени для того, чтобы ее можно было радикально переработать. Кроме того, многочисленные беседы автора со специалистами и читателями привели его к заключению, что в настоящее время, по-видимому, этого делать и не нужно, так как все еще велика потребность в простой книге, вводящей в ядерную физику и позволяющей читателю быстро получить некий минимум знаний, необходимых для более глубокого изучения этой науки. Такая книга должна быть не очень «сильно теоретической», но и не уклоняющейся от объяснения сложных вопросов, не очень перегруженной экспериментом, но по возможности максимально отражающей физику явления и обязательно современной.
Поэтому при подготовке книги ко второму изданию ее переработка проводилась только в направлении дальнейшего приближения к этим целям. В таком смысле книга была серьезно пересмотрена как по содержанию, так и по методике изложения материала.
Изменение содержания книги свелось к дополнениям ее новым фактическим материалом, исправлениям допущенных неточностей и опечаток, улучшению интерпретации некоторых явлений. Методическая переработка книги проводилась в смысле общего улучшения ее как учебника (введены краткие заключения, предметный указатель, список констант и формул, таблицы, многочисленные ссылки на другие разделы книги и литературу и др.).
В качестве источников новых сведений были использованы наиболее важные результаты последних международных и общесоюзных конференций, а также отдельные опубликованные работы. Значительная часть мелких дополнений возникла из ответов на вопросы, заданные студентами на лекциях и во время консультаций.
Переработка в большей или меньшей степени коснулась всех глав книги. Из наиболее существенных дополнений и изменений можно указать следующие:
1. После каждой главы сделано краткое заключение, подытоживающее полученные в ней результаты. Думается, что
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ко второму изданию ...................................................... 9
Предисловие к первому изданию ...................................................... 12
Введение ................. - .................................................................... 15
Часть первая
СВОЙСТВА ЯДЕР И РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Глава I. Свойства стабильных ядер ................................................... 25-
§ 1. 3<аряд атомного ядра ......................................................... 25
§ 2. Масса ядра .... ................................... . ............................. 26
1. Масса и энергия. Единицы измерения ........... . ...... , .............. 26
2. Масс-спектрометрия ...................................................... 29
3. Масса нейтрона ............................................................... 32
4. Энергия связи и устойчивость ядер ...... . ...................... „ ...... 36
5. Дефект масс и упаковочный коэффициент ........................... 41
6 Капельная модель ядра. Полуэмпирическая формула Вейцзек-
кера для энергии связи и массы ......... , ............................. 43
§ 3. Радиус ядра ..................................................................... 50
1. Определение радиуса а-радиоактивных ядер по энергии испускаемых а-частиц ........... „ ................ „.„,„.„ ................. 50
2. Анализ полуэмпирической формулы для массы и энергии связи атомного ядра ................................... „.„ ................. 51
3. Изучение рассеяния быстрых нейтронов на ядрах . .............. 52
4 Исследование рентгеновского излучения ^ мезонных ато\1ов 53
5 Измерение рассеяния быстрых электронов на ядрах ............ 54
6. Сравнение результатов ................................................... 55
§ 4. Спин и магнитный момент ядра ................................. . ........ 57
1. Теория Бора— Зоммерфельда и ее трудности ..................... 57
2. Квантовая механика и векторная модель атома ............... 60
3. Исследование сверхтонкой структуры ................................. 65
4. Методы определения спина и магнитного момента ядра, основанные на использовании внешних полей ........................ 69
5. Определение магнитного момента нейтрона ........................ 77
6. Результаты измерений спинов и магнитных моментов. Одно-нуклонная модель ядра ...................................................... 8I
§ 5. Четность Закон сохранения четности ................................. 88
§ 6 Квадрупольный электрический момент .................... - ............ 94
§ 7. Краткое заключение к гл. I ..................... . .......................... 98
Глава II. Радиоактивность ....................................... . .................... 101
§ 8. История открытия и основные закономерности ..................... 101
1. Радиоактивные семейства ................................................ 104
2. Законы радиоактивного распада .................................... 105
9. с^ Распад ........................................................................... Ill
1. Основные экспериментальные результаты по а-распаду ...... П1
2. Энергетическое рассмотрение а-распада........................... 116
3. Механизм а-распада. Туннельный переход ........„.............. 125
4. Роль центробежного барьера ...................................„........ 131
5. Элементы теории ораспада..........................„.................... 134
§ 10. р-Распад........................................................................ 138
1. Три вида ^-распада ................................„............,.......... 138
2. Характер |3-спектра и гипотеза нейтрино........................... 141
3. Опыты по доказательству существования нейтрино ............ 144
4. Понятие о теории ^-распада............................................. 148
5. Несохранение четности при р-распаде .............................. 158
6. (3-Распад нейтрона............................................................ 162
§ 11. у-Излучение ядер ............................................................ 164
1. Внутренняя конверсия электронов ...........,........................ 169
2. Ядерная изомерия ......................................................... 171
3. Эффект Мёссбаузра......................................................... 175
§ 12. Краткое заключение к гл. II.............................................. 180
Глава III. Модель ядерных оболочек ................................................ 183
§ 13. Экспериментальные основания модели ядерных оболочек ... 185
1. Закономерности в изменении энергии связи ........................ 185
2. Распространенность изотопов .......................................... 186
3. Закономерности а- и В-распада............,............................. 187
4. Электрический квадрупольный момент .............................. 188
§ 14. Схема построения модели ядерных оболочек........................ 188
1. Электронные оболочки в атоме .......................................... 188
2. Принципы построения оболочечной модели ядра ............... 190
3 Конкретные схемы построения моделей ядерных оболочек 192
§ 15. Экспериментальные следствия оболочечной модели ядра и область ее применения. Понятие об обобщенной модели ядра 197 § 16. Краткое заключение к гл. Ill............................................. 200
Iлава IV. Взаимодействие излучения с веществом........................... 201
§ 17. Общая характеристика взаимодействия заряженных частиц,
нейтронов и \-лучей с веществом ....................................... 201
§ 18. Ионизационное торможение заряженных частиц .................. 203
1. Формула Бора для удельной ионизации. Учет релятивистских эффектов и эффекта плотности .......................................... 203
2. Зависимость ионизационных потерь от среды .................. 20д
3. Связь пробега с энергией ................................................... 210
§ 19 Упругое рассеянние частиц ................................................ 212
1. Импульсная диаграмма рассеяния .................................... 214
2. Формула Резерфорда.......................................................... 221
3. Понятие о формулах Мотта ............................................. 225
4. 6-Электроны ................................г................................. 227
5 Многократное рассеяние ................................................... 229
§ 20. Радиационное торможение электрона ..............«.................... 233
§ 21. Черепковское излучение ..„............................................... 234
§ 22. Взаимодействие нейтронов с веществом .............................. 239
§ 23. Взаимодействие у-излучения с веществом ........................... 240
1. Фотоэффект .................................................................. 240
2. Рассеяние •у-лучей. Эффект Комптона................................. 244
3 Образование электронно-позитронных пар ........................... 250
4. Общий характер взаимодействия у-лучей с веществом ...... 252
§ 24. Краткое заключение к гл, IV................................................ 253
Часть вторая
ЯДЕРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Глава V. Общие закономерности ядерных реакций .............................. 257
§ 25. Классификация ядерных реакций....................................... 257
§ 26. Законы сохранения электрического заряда и числа нуклонов
(барионного заряда) ......................................................... 259
§ 27. Законы сохранения энергии и импульса ...........~................. 260
1. Энергия реакции............................................................ 260
2. Энергетическая схема ядерной реакции. Порог эндоэнерге-тической реакции ............................................................ 261
3. Импульсная диаграмма для ядерной реакции ..................... 267
§ 28 Закон сохранения момента количества движения ............... 269
1. Общие замечания ................................-.......................... 269
2. Роль орбитального момента / ........~................................ 271
§ 29. Закон сохранения четности ................................................ 275
§ 30. Закон сохранения изотопического спина........................... 277
§ 31. Краткое заключение к гл. V ................................................ 281
Глава VI. Взаимодействия нейтронов с ядрами ................................. 283
§ 32 Свойства нейтронов и способы их получения ........................ 283
§ 33. Виды взаимодействий нейтронов с ядрами ........................ 287
1. Радиационный захват нейтрона .......................................... 287
2 Реакции с образованием протонов ..................-................. 287
3. Реакции с образованием а-часлиц.....................»................. 288
4. Реакции деления ......................................................... 288
5 Реакции с образованием двух и большего числа нуклонов 289
6. Неупругое рассеяние нейтронов ........,.............................. 289
7. Упругое рассеяние нейтронов ............................................. 289
§ 34. Основные опыты по изучению взаимодействия нейтронов с веществом........................................................................ 290
1 Замедление нейтронов................................................... 291
2. Тепловые нейтроны ......................................................... 298
3. Медленные нейтроны ............,............................................ 301
4. Элементы теории замедления ............................................. 305
5. Диффузия тепловых нейтронов .......................................... 311
§ 35. Боровская теория ядерных реакций .................................... 315
1. Промежуточное ядро...................................................... 315
2. Уровни промежуточного ядра ............................................. 317
3. Сечение ядерной реакции. Формулы Брейта—Вигнера......... 321
§ 36. Нейтронная спектроскопия ................................................ 329
1. Метод механического монохроматора ................................. 330
2. Метод механического селектора .......................................... 333
3. Метод мигающего ускорителя .......................................... 339
4 Дифракция медленных нейтронов от кристалла, или метод кристаллического монохроматора ....................................... 340
5 Результаты измерений .............................••........-.............. 343
§ 37. Рассеяние быстрых нейтронов ............................................. 347
§ 38. Понятие об оптической модели ядерных взаимодействий ...... 352
§ 39. Краткое заключение к гл. VI .................-.......................... 355
Тлава VII. Деление ядер ............................................................... 358
§ 40. История открытия и основные свойства деления .................. 358
§ 41. Первые опыты по изучению деления................................... 360
1. Измерение кинетической энергии осколков деления. .....,...... 360
2. Наблюдение следов осколков..........................*.................. 362
3. Регистрация ^-радиоактивности осколков .......................-.. 352
4. Обнаружение нейтронов деления .............................-........ 363
§ 42. Элементарная теория деления ...„........................................ 364
1. Энергия деления ............................................................... 364
2. Механизм деления ........„.................................................. 366
§ 43. Возможность использования энергии деления ........................ 373
1. Среднее число v вторичных нейтронов, испускаемых на одни
акт деления ..................................................................— 376
2. Запаздывающие нейтроны................................................ 379
3. Сечение деления и практическое осуществление цепного ядерного процесса .................„...................................... 381
§ 44 Дополнительные вопросы физики деления ........................... 388
1. Свойства осколков......................................................... 388
2. Механизм образования и время испускания нейтронов деления................................................................................. 391
3. Спектр нейтронов деления ................................................ 394
4. Мгновенные у-лучи деления ............................................. 396
5. Спонтанное деление ......................................................... 396
6. Деление быстрыми частицами м его особенности. Асимметрия деления ...............,......................................................... 398
7. Современные данные о величине v .................................... 402
8. Распределение энергии деления .......................................... 405
§ 45. Современные направления атомной энергетики .................. 405
§ 46. Краткое заключение к гл. VII ............................................ 410
Глава VIII. Реакции образования трансурановых элементов ............... 413
§47, Первый трансурановый элемент—нептуний ........................ 413
§ 48. Плутоний, его свойства и применение ................................. 415
§ 49. Трансурановые элементы с Z > 94....................................... 417
1. Америций и кюрий ............................................................ 417
2. Берклий и калифорний ...................................................... 419
3. Эйнштейний и фермий................................................... 420
4. Менделевий ..................................................................... 421
5. 102-й, 103-й и 104-й элементы .......................................... 422
§ 50. Общие замечания о трансурановых элементах ..................... 424
§ 51. Краткое заключение к гл. VIII .......................................... 430
Глава IX. Ядерные реакции под действием заряженных частиц............ 432
§ 52. Особенности взаимодействия заряженных частиц с веществом 432
1. Кулоновское взаимодействие заряженных частиц с ядрами 432
2. Ионизационное торможение заряженных частиц. Выход ядерной реакции ......................................,........................... 436
§ 53 Реакции под действием а-частиц ....................................... 439
1. Реакции типа (а, р)................................................-..... 440
2. Реакции типа («, п) ......................................................... 443
§ 54. Реакции под действием протонов ....................................... 445
1. Типы реакций под действием протонов .............................. 445
2. Реакции протонов с литием ............................................. 447
3. Реакции 6С14 (р, п) 7N14 и доказательство образования промежуточного ядра......................................................... 450
§ 55. Краткое заключение к гл. IX ............................................. 452
Глава X. Реакции прямого взаимодействия ....................................... 455
§ 56. Общая характеристика процессов прямого взаимодействия 455
<} 57. Процесс неполного проникновения дейтона в ядро ............... 457
§ 58. Реакция срыва при Td > В................................................ 461
§ 59. Реакция срыва при Td > В. Расчет Батлера ........................ 463
§ 60. Краткое заключение к гл. X................................................ 469
Глава XI. Ядерные реакции под действием \"лУчей ........................ 471
§ 61. Простейшие реакции под действием -у-лучей ........................ 471
§ 62. Прямое вырывание протонов у-лучей ................................. 472
§ 63. Гигантский резонанс ..-..................................................... 473
§ 64. Краткое заключение к гл. XI................................................ 476
Глава XII. Термоядерные реакции ......................-----,.................. 478
§ 65. Возможность самоподдерживающегося процесса синтеза легких
ядер .................................................................................... 478
§ 66. Проблема управляемого синтеза ........„......................„..... 481
§ 67. Краткое заключение к гл. XII .......................................... 484
Часть третья
ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Глава XIIL Нуклон-нуклонные взаимодействия и ядерные силы ............ 485
§ 68. Введение............................................„............................. 485
§ 69. Квантовомеханическое рассмотрение взаимодействия между
двумя нуклонами............................................................ 487
§ 70. Нуклон-нуклонные взаимодействия при малых энергиях
(Т < 20 Мэв) ..................................................................... 498
1. (/г—р)-Рассеяние при малых энергиях и радиус действия ядерных сил..................................................................... 499
2. Дальнейший анализ (« — р)-рассеяния при малых энергиях. Спиновая зависимость и тензорный характер ядерных сил...... 502
3. (р —р)-Рассеяние при малых энергиях .............................. 508
4. Принцип изотопической инвариантности ядерных сил............ 511
5. Обобщенный принцип Паули .........,.........».......................... 518
§ 71. Нуклон-нуклонные взаимодействия при высоких энергиях
(Т > Мэв} ................................................,....................... 520
1. Методы получения и детектирования быстрых протонов
и нейтронов ................................„................................... 520
2. Общая характеристика результатов опытов по (р — р) и (га — р)-рассеянию при высоких энергиях. Интенсивное взаимодействие на очень малых расстояниях ........................ 524
3. опр (6)- Обменные силы. Связь с насыщением ..........,....... 528
4. aPP(Q). Зависимость ядерных сил от скорости. Оценка размеров области интенсивного взаимодействия .................. 531
5. арр (Т) и очр (Т). Изотермическая инвариантность ядерного взаимодействия при высоких энергиях ................................. 532
§72. (N •—N) -взаимодействие при сверхвысоких энергиях (Т >
>103 Мэв), Заключительные замечания о свойствах ядерных сил 534
§ 73. Краткое заключение к гл. XIII ........»................................... 537
Глава XIV. Элементарные частицы и резонансы ...........................,.. 540
§ 74. Введение........................................................................ 540
§ 75. Электрон и фотон. Протон и нейтрон. Позитрон и нейтрино 542
§ 76. Мезонная теория Юкава...................................................... 548
§ 77. ц-Мезоны .........................................„............................. 550
1. История открытия ............................................-........... 550
2. Время жизни (л-мезона................................................г..... 552
3. Взаимодействие u-мезонов с веществом ........„.................... 555
§ 78. Фотографический метод исследования ................................. 557
§ 79. гс-Мезоны ........................................................................ 563
1. История открытия ........-.............„..,.......................... 563
2. Время жизни п±-мезонов ................................................ 566
3. Искусственное образование л±-мезонов ........................... 567
4 Спин и четность л-мезонов ............................................. 572
5 Характер взаимодействия я-мезонов с веществом ............... 573
6 Нейтральный т:-мезон ................................................... 575
7 Масса я°-мезона ....................«................«.................«..... i>78
8 Время жизни л°-мезона .....-............................................ 581
9 я Мезоны — изотопический триплет .................................... 584
) Х-Мезоны и гипероны ................................................... 590
1 Новые методы регистрации частиц. Эмульсионная
и пузырьковая камеры................................................... 590
2 Открытие /(-мезонов ................................................... 593
3 (9 —т)-Проблема ............................................................ 597
4 Гипероны и гипер ядра ............................... cnt
г г, ..-----
. ......r „rtF« .,.................................................... 601
5 Систематика Д"-мезонов и гиперонов ................................. 605
6 Закон сохранения странности ............................................. 612
7 Я? и #2° -мезоны ......................................................... 615
§ 81 Антинуклоны .................................................................. 621
1 Антипротон ..................................................................... 623
2 Антинейтрон ........»........,............................................... 627
3 Взаимодействие антинуклонов с веществом ........................ 630
$ 82 Антигипероны ..........................................,....................... 632
§ 83 Нейтрино и антинейтрино ................................................ 636
1 Двойной р-распад ..........................„.....,.......................... 637
2 Закон сохранения лептонного заряда ................................. 639
3 Опыты по изучению прямого взаимодействия нейтрино
и антинейтрино с нуклонами ............................................. 641
4 Теория продольно поляризованных нейтрино и спиральность лептонов Закон сохранения комбинированной четности......... 644
5 Два вида нейтрино и антинейтрино.................................... 650
§ 84. Структура нуклонов -.-........................................„........... 653
§ 85 Резонансы Взаимосвязанность и взаимопревращаемость
элементарных частиц ......................................................... 660
§ 86 Унитарная симметрия сильных взаимодействий ..................... 665
1 Систематика адронов........„............................................... 665
2 Классификация адронов и гипотеза об унитарной симметрии 670
3 Схема Саката.............................,.................................... 675
4 SU (3) симметрия, или восьмеричный путь ..................... 680
5 Кварки ..........................„................................................ 691
6 Понятие о SU (б)-симметрии .......................................... 694
7 Траектории Редже ....................-...................................... 697
§ 87 Краткое заключение к гл XIV ...................................*...... 698
Приложение............................................................................. 706
I Основные формулы ............................................................... 706
II Основные константы и единицы ............................................. 707
Краткий список литературы ............................................................ 710
Книги общего характера .................,.............................„........... 710
Книги по экспериментальной ядерной физике .............................. 710
Книги по теоретической ядерной физике....................................... 710
Литература к отдельным главам книги ....................................... 711
Предметный указатель ..................................................................... 714
Светлой памяти
Цена: 150руб.
