Физический энциклопедический словарь - взаимодействие нейтронов.

С и л ь н о е в з а и м о д е й с т в и е. Изотопич. инвариантность сильного вз-ствия приводит к определ. связи между хар-ками разл. процессов с участием Н. и протона, напр. эфф. сечения рассеяния ⁺-мезона на протоне и ^--мезона на Н. равны, т. к. системы ⁺p и ^-n имеют одинаковый изотопич. спин I=³/2 и отличаются лишь проекциями изотопич. спина (I3=+³/2 в первом и I3=-³/2 во втором случае), одинаковы сечения рассеяния К⁺-мезона на протоне и К°-мезона на Н. и т. п. Справедливость такого рода соотношений экспериментально проверена в большом числе опытов. (Данные о вз-ствии разл. нестабильных ч-ц с Н. получают гл. обр. из экспериментов по рассеянию Н. на дейтроне.) Однако при низких энергиях вз-ствия n и p с заряж. ч-цами и ат. ядрами сильно различаются из-за наличия у протона электрич. заряда, обусловливающего существование дальнодействующих кулоновских сил между ним и др. заряж. ч-цами на таких расстояниях, на к-рых короткодействующие яд. силы практически отсутствуют. Отсутствие у Н. электрич. заряда позволяет ему проникать через электронные оболочки атомов и свободно приближаться к ядрам. Именно этим объясняется уникальная способность Н. сравнительно малых энергий вызывать разл. яд. реакции, в т. ч. деление тяжёлых ядер (см. Деление атомного ядра).

Рассеяние медленных Н. на протонах при энергиях до 15 МэВ сферически симметрично в системе центра инерции. Это указывает на то, что рассеяние определяется вз-ствием np в состоянии относит. движения с орбит. моментом l=0 (т. н. S-волна). S-рассеяние превалирует над рассеянием в др. состояниях, когда длина волны де Бройля Н. ג радиуса действия яд. сил. Т. к. при энергии 10 МэВ для Н. ג2•10^-13 см, эта особенность рассеяния Н. на протонах при таких энергиях даёт сведения о порядке величины радиуса действия яд. сил. Из теории рассеяния микрочастиц следует, что рассеяние в S-состоянии слабо зависит от детальной формы потенциала вз-ствия и с хорошей точностью описывается двумя параметрами: эфф. радиусом r потенциала и длиной рассеяния а. Для описания np-рассеяния число параметров вдвое больше, т. к. система может находиться в двух состояниях с разными значениями полного спина: 1 (триплетное состояние) и 0 (синглетное состояние). Опыт показывает, что

длины рассеяния Н. протоном и эфф. радиусы вз-ствия в синглетном и триплетном состояниях различны, т. е. яд. силы зависят от суммарного спина ч-ц. В частности, связ. состояние системы np — ядро дейтерия может существовать лишь при спине 1. Длина рассеяния в синглетном состоянии, определённая из опытов по pp-рассеянию (два протона в S-состоянии, согласно Паули принципу, могут находиться только в состоянии с нулевым суммарным спином), равна длине np-рассеяния в синглетном состоянии. Это согласуется с изотопич. инвариантностью сильного вз-ствия. Отсутствие связ. системы np в синглетном состоянии и изотопич. инвариантность яд. сил приводят к выводу, что не может существовать связ. системы двух Н-— т. н. бинейтрон. Прямых опытов по nn-рассеянию не проводилось из-за отсутствия нейтронных мишеней, однако косв. данные (св-ва ядер) и более непосредственные — изучение реакций ³Н+³Н⁴Не+2n, ^-+d2n+ согласуются с гипотезой изотопич. инвариантности яд. сил и отсутствием бинейтрона. (Если бы бинейтрон существовал, то в этих реакциях наблюдались бы при вполне определ. энергиях пики в энергетич. распределениях соотв. -частиц и -квантов.) Хотя яд. вз-ствие в синглетном состоянии недостаточно велико, чтобы образовать бинейтрон, это не исключает возможности образования связ. системы из большого числа одних только Н.— нейтронных ядер (ядра из трёх-четырёх Н. не обнаружены).

Э л е к т р о м а г н и т н о е в з а и м о д е й с т в и е. Эл.-магн. св-ва Н. определяются наличием у него магн. момента, а также существующим внутри Н. распределением положит. и отрицат. зарядов и токов. Магн. момент Н. определяет поведение Н. во внеш. эл.-магн. полях: расщепление пучка Н. в неоднородном магн. поле, прецессию спина Н. Внутр. эл.-магн. структура Н. (см. Формфактор) проявляется при рассеянии эл-нов высокой энергии на Н. и в процессах рождения мезонов на Н. -квантами. Вз-ствие магн. момента Н. с магн. моментами электронных оболочек атомов существенно проявляется для Н., длина волны де Бройля к-рых גат. размеров (энергия ξ<10 эВ), и широко используется для исследования магн. структуры и элем. возбуждений (спиновых волн) магнитоупорядоч. кристаллов (см. Нейтронография). Интерференция магн. рассеяния с ядерным позволяет получать пучки поляризованных медленных Н. Вз-ствие магн. момента Н. с электрич. полем ядра вызывает специфич. швингеровское рассеяние Н. (указано впервые амер. физиком Ю. Швингером). Полное сечение этого рассеяния невелико, однако при малых углах (~3°) оно становится сравнимым с сечением яд. рассеяния; Н., рассеянные на такие углы, в сильной степени поляризованы. Вз-ствие Н. с

452

эл-ном, не связанное с собств. или орбит. моментом эл-на, сводится в осн. к вз-ствию магн. момента Н. с электрнч. полем эл-на. Хотя это вз-ствие очень мало, его удалось наблюдать в иеск. экспериментах.

Слабое взаимодействие (I. проявляется в таких процессах, как распад Н.: np+e^-+v^~e, захват электронного антинейтрино протоном: v^~e+рn+е⁺ и мюонного нейтрино нейтроном: v+np+^-, яд. захват мюонов: ^-+рn+v, распады странных частиц, напр. °+n, а также в яд. реакциях, вызываемых II. и идущих с нарушением пространств. чётности.

Г р а в и т а ц и о н н о е в з а и м о д е й с т в и е. Н.— единственная из имеющих массу покоя элем. ч-ц, для к-рой непосредственно наблюдалось гравитац. вз-ствие — искривление в поле земного тяготения траектории хорошо коллимированного пучка холодных Н. Измеренное гравитац. ускорение Н. в пределах точности эксперимента совпадает с гравитац. ускорением макроскопич. тел.