结构推理
核相对于离解成两个粒子来说是不稳定的.但核反应实验定出该核的两个最低不稳定能级如下:
J=0,偶宇称,高于离解能级约95keV.
J=2,偶宇称,高于离解能级约3MeV.
考虑由于这些能级存在将对氦气与粒子之间散射产生怎样影响,特别:(1)写出时
弹性散射波函数的分波表达式.(2)定性描述作为能量函数的相应相移在每个能级附近如何变化.(3)描述该变化对粒子的角分布有何影响.
【正确答案】解(1)首先由于粒子是自旋为零的粒子,两个粒子(全同粒子)组成的体系由于Bose-Einstein统计的限制,相互运动角动量量子数只能为偶数,即分波展开式中只有为偶的部分.现在附加相移有两部分:Coulomb相互作用引起的与核力引起的。所以当时,波函数
式中,k为质心系中测得的波数,。
(2)在能量逐渐增大到一定值过程中,由于受核引力作用,由零逐渐增大.特别地,当能量接近或离开具有确定的复合核不稳定能级时,每个在弧度附近较快地变化.对情况,时,在95keV附近,时在3MeV附近出现以上情况。
一般说来,在能量低于Coulomb势垒,即当r在核力作用范围内但Coulomb斥力与离心力共同作用使得相应的分波振幅减小处,核力的作用是可以忽略的.在这种情况下,保持在0(或m)附近,除非在共振点附近增大到.近似取半径R为。
则当两粒子接触时的Coulomb位垒高约为。这样95keV,的共振峰宽度由于Coulomb势垒而被大大减小,或者说升得很快,而的共振峰仍然保持较宽。
(3)为了展示核力对角分布的影响,我们改写分波展开如下
式中,大括号中前一项是未受核力影响的Coulomb散射波函数,并可对相加后得
最后括号中两项起源于两个的全同性,这在一般Rutherford散射中不出现。
上面展开式大括号中第二项贡献源于核力造成的向外传播波。它的振幅在各方向上与Coulomb散射振幅相干涉,当保持在整数倍附近,例如,能量低于Coulomb位垒时,两者的相干效应很小.注意后一项振幅在比大一些和比小一些时符号相反。尽管共振发生在低能处相应的干涉效应探测起来也会很显著。
【答案解析】