Гигантские резонансы

ГИГАНТСКИЕ РЕЗОНАНСЫ, высоковозбуждённые состояния атомных ядер, которые интерпретируются как когерентные коллективные колебания большого числа нуклонов (смотри Коллективные возбуждения ядра). Впервые были открыты в фотоядерных реакциях в 1947 году. Экспериментально гигантские резонансы проявляются как широкие максимумы в спектре вылетающих частиц или в зависимости сечений ядерных реакций от энергии. Расположены в области энергий возбуждения ядер 10-30 МэВ. Гигантские резонансы различного типа наблюдаются практически у всех ядер.

Описание гигантских резонансов, вполне справедливое для тяжёлых и средних ядер, может быть получено с помощью капельной модели ядра. В рамках этой модели гигантские резонансы отвечают колебаниям поверхности ядра различного типа (квадрупольные и октупольные гигантские резонансы) и его объёма (монопольные гигантские резонансы). Нейтроны и протоны могут колебаться в фазе (соответствующие гигантские резонансы называются изоскалярными) или в противофазе (изовекторные гигантские резонансы). Наиболее известным гигантским резонансом является изовекторный гигантский дипольный резонанс (то есть колебание протонов относительно нейтронов), сечение возбуждения которого в тяжёлых ядрах достигает 1 барна.

Микроскопическая теория гигантских резонансов исходит из оболочечной модели ядра. В простейшем случае возбуждение гигантских резонансов - результат перехода нуклонов с одной из заполненных оболочек ядра в верхнюю, незаполненную оболочку. Взаимодействие нуклонов упорядочивает эти переходы в когерентное движение. Зарядово-обменные гигантские резонансы в оболочечной модели можно представить как «перекрёстные» переходы нуклонов из нейтронной оболочки в протонную и наоборот. Оболочечная модель объясняет и расщепление гигантских резонансов на компоненты (фрагментация гигантских резонансов).

Как правило, энергии возбуждения гигантских резонансов превышают пороги испускания частиц из ядра, поэтому гигантские резонансы распадаются преимущественно с вылетом нуклонов или лёгких ядер.

Изучение гигантских резонансов различных видов даёт возможность получить сведения об эффективном взаимодействии нуклонов в ядрах. Изоскалярные монопольные и дипольные гигантские резонансы, связанные с колебаниями ядерной плотности, являются практически единственным источником информации о сжимаемости холодной ядерной материи - величине, определяющей не только многие свойства ядер, но и динамику таких астрофизических процессов, как взрывы сверхновых и образование нейтронных звёзд.

Современные методы изучения гигантских резонансов связаны преимущественно с использованием неупругого рассеяния альфа-частиц (для возбуждения изоскалярных гигантских резонансов), протонов, ионов 6Li с энергиями 100-200 МэВ. Для идентификации типа гигантских резонансов необходимы, как правило, точные измерения спектров и угловых распределений в области самых малых углов, что требует применения магнитных спектрометров.

Лит.: Бор О., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. М., 1977. Т. 2.