В сечении
поглощения фотонов атомными ядрами σγ можно выделить четыре основные
энергетические области. Они обозначены цифрами I, II, III, IV на рис.1,
схематически изображающем типичный вид σγ в широкой области энергий
фотонов от 0 до 1 ГэВ. В области I энергия γ-кванта недостаточна для выбивания
из ядра отдельных нуклонов или связанных систем из малого числа нуклонов
Рис. 1. Схематическое представление сечения фотопоглощения фотонов атомными ядрами в области энергий фотонов до 1 ГэВ
В области
II энергия поглощенного фотона достаточна для выбивания из ядра одного или
нескольких нуклонов, а также систем из малого числа связанных нуклонов
(дейтрона, α-частицы и др.). Для тяжелых ядер возможно также деление
(фотоделение). Все эти процессы объединяют термином фоторасщепление. Наиболее
характерной особенностью этой энергетической области является наличие
высокоэнергичных коллективных ядерных возбуждений, проявляющихся в мощных и
широких максимумах, называемых гигантскими резонансами. Самый значительный из
них обусловлен преимущественным поглощением электрических дипольных (Е1) фотонов
и поэтому называется гигантским дипольным резонансом (ГДР). Накоплен огромный
экспериментальный материал по фоторасщеплению в области ГДР практически всех
известных стабильных ядер. Установлены основные параметры ГДР (положение,
величина и форма) для различных ядер. Настоящая книга посвящена информации об
этом явлении.
В области III, лежащей за
максимумом ГДР и простирающейся вплоть до мезонного порога (135 МэВ),
длина волны поглощаемого ядром фотона становится меньше радиуса ядра, и фотон
преимущественно взаимодействует с системами из малого числа нуклонов,
формирующимися внутри ядра (квазидейтрон, квазиальфачастица и др.). Ядерное
фоторасщепление в этой энергетической области чаще всего начинается с
расщепления этих связанных малонуклонных систем, главным образом квазидейтронов,
и завершается испусканием ядром нескольких (до десяти) нейтронов.
Начиная с мезонного порога,
фотон, попадая внутрь ядра, взаимодействует с отдельными нуклонами, переводя их
в возбужденное (резонансное) состояние. Самым низким из них является Δ-изобара
(для её возбуждения требуется энергия фотона около 300 МэВ). Таким образом,
область IV относится уже к физике элементарных частиц.
Вернёмся к гигантскому
дипольному резонансу, которому посвящена книга. Гигантский дипольный резонанс
(ГДР) является наиболее известным и хорошо изученным примером довольно большого
семейства гигантских резонансов различной мультипольности (мультипольных
гигантских резонансов - МГР), имеющих коллективную природу и расположенных, как
правило, в области II (рис. 1), частично захватывая пограничные с ней участки
областей I и III. ГДР исследован как экспериментально, так и теоретически
значительно лучше других МГР, чему способствовало, прежде всего, то, что он
наиболее ярко проявляется в однозначно интерпретируемых экспериментах с
реальными фотонами и в этих экспериментах вероятность его возбуждения далеко
превосходит вероятность возбуждения других МГР. Это «привилегированное»
положение ГДР в опытах с реальными фотонами, методически наиболее простых и
лучше всего разработанных, привело к беспрецедентному по сравнению с другими МГР
обилию и разнообразию экспериментальных данных о ГДР и в плане понимания
физической природы всех типов гигантских резонансов сделало ГДР главным «пробным
камнем» любых ядерных теорий. Все основные идеи и методы, как теоретического,
так и экспериментального характера, используемые при изучении МГР, прежде всего,
проверяются на ГДР. А внутренняя физическая общность всех МГР делает такой
подход не только неизбежным и оправданным, но и весьма эффективным. Прежде чем
продолжить детальное рассмотрение ГДР, поясним, что мы понимаем под
мультипольными гигантскими резонансами и укажем место ГДР в классификации МГР.
24.04.2014
