О механизмах ядерной реакции D–Т-синтеза - page 6

от радиоактивности среди факторов стабилизации распада составного
ядра определяющим является эффект, описываемый как одна из интер-
претаций принципа неопределенности Гейзенберга, согласно которой
среднее время τ жизни составного ядра и ширина ΔΓ энергетиче-
ского уровня, соответствующая данному возбужденному состоянию
составного ядра, связаны соотношением ΔΓτ ∼ h, где h — постоянная
Планка. В результате, например, распад составного ядра с испускани-
ем нейтрона (характеризующийся нейтронной шириной ΔΓn уровня)
реализуется не за время τ ∼ τS (или немного превышающее τ S ), а за
гораздо большее время τn ∼ 10− 18 . . . 10−12 с (см. [13] и ссылки к этой
работе). Верхняя оценка соответствует тяжелым, нижняя — легким
ядрам. Нейтронная ширина уровня для легких ядер приблизительно
одинакова и составляет ΔΓn ∼ 1 кэВ, а время распада составного ядра
по каналу с испусканием нейтрона τ n ∼ h/ΔΓn ∼ 10− 18 с.
Известно, что испускание нейтронов ядрами происходит за счет
сильного (ядерного) взаимодействия и, несмотря на некоторые сла-
бо влияющие эффекты стабилизации, достаточно быстро — за время,
незначительно превышающее τS , хотя известны случаи испускания
нейтронов за τn ∼ 10−17 или, по крайней мере, не более 4 · 10−14 с [13].
В реакции синтеза ядер дейтерия и трития роль составного ядра
выполняет 5
2 He3 . Это ядро формально не существует по двум выше-
упомянутым причинам (т.е. по определению). Даже в основном энер-
гетическом состоянии ядро 5
2 He3 испускает нейтрон, (энергия связи
которого равна 0,96 МэВ), а период полураспада ядра 5
2 He3 составляет
(7 ,0 ± 0, 3) · 10− 22 с [15], что соответствует среднему времени жизни
∼10−21 с, т.е. всего на порядок превышает τ S . (Первые успешные по-
пытки доказательства существования 5 Не были сделаны в 1937 г., пер-
вые данные по ядерно-физическим свойствам 5 Не получены к 1950-м
годам и опубликованы в работе [17].)
Распад 5
2 He3 → 4
2 He2 + 1
0 n происходит за счет ядерного взаимодей-
ствия (продукты реакции практически не вступают в электромагнит-
ное взаимодействие), т.е. за время τ ∼ τ S . Это единственный канал
распада 5
2 He [15]. (Небольшая стабилизация возможна за счет испус-
кания фотонов — квантов электромагнитного взаимодействия с харак-
терным временем τ ∼ τЕ −М ∼ 10− 20 τS .) Таким образом, можно
считать, что D–Т-реакция может реализоваться через образование со-
ставного ядра 5
2 He, но это ядро быстро распадается за счет ядерного
взаимодействия (с небольшой стабилизацией во времени за счет элек-
тромагнитного взаимодействия при испускании γ -квантов) согласно
реакции
2
1 H + 3
1 H → 5
2 He3 → 4
2 He2 + 1
0 n,
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012. № 2 23