Избранные научные труды

Бор Нильс Хенрик Давид

¹ О. Hahn, F. Strassman. Naturwiss., 1939, 26, 756; 27, 11.

² См., например, Е. Fermi. Nature 1934, 133, 898.

³ L. Meitner, О. Hahn, F. Strassman. Z. Phys., 1937, 106, 249.

⁴ I. Curie, P. Savitsh C. R., 1938, 206, 1643.

⁵ O. Hahn, F. Strassman. Naturwiss., 1938, 26, 256.

⁶ L. Meitner, 0. Frisch. Nature, 1939, 443, 239.

⁷ O. Frisch. Nature, 1939, 143, 276.

⁸ F. Joliot. C. R., 1939, 208, 341; W. Jentschke, F. Prankl. Naturwiss., 1939, 27, 134; G. Drоste. Naturwiss., 1939, 27, 198; J. Tibaud, P. Mоussо. C. R., 1939, 208, 652.

59

Резонансные явления в расщеплении урана и тория и деление ядер [78]

В статье излагаются общие соображения о механизме деления ядер. На основе соображений о теории деления, намеченных в (58), даётся объяснение разного действия нейтронов на изотопы урана: U²³⁵ и U²³⁸. Показано, что под действием медленных нейтронов делится U²³⁵; это предсказание Бора было подтверждено через несколько месяцев в опытах с разделёнными изотопами ¹.

¹ А. О. Nier et al. Phys. Rev. 1940, 57, 546, 748; К. H. Kingdon et al Phys. Rev. 1940, 57, 749.

60 Ядерные реакции в области энергий непрерывного спектра [79]

Обсуждается механизм ядерных реакций в области непрерывного спектра энергий. В этом случае состояние составной системы является суперпозицией нескольких квантовых состояний. Показано, что в области перекрывающихся резонансов справедливость предположения о независимости распада составного ядра от способа его образования неочевидна. Указаны случаи, когда это предположение, лежащее в основе разработанной Бором теории ядерных реакций, несправедливо.

61 Механизм деления ядер [80]

Развивается общая теория явлений, происходящих в тяжёлых ядрах при их взаимодействии с нейтронами. Основные положения этой теории намечены в предыдущих работах (58), (59). Теория деления на основе модели жидкой капли была впервые сформулирована Я. И. Френкелем в статье «Электрокапиллярная теория расщепления тяжёлых ядер медленными нейтронами» ². Он рассматривал тяжёлое ядро как электрически заряженную жидкую каплю; неустойчивость ядра обусловлена колебаниями его поверхности, возбуждаемыми нейтроном. Теория Френкеля и Бора—Уилера удовлетворительно объясняла основные черты деления ядер. Для разработки теории деления огромное значение сыграла созданная ранее Бором теория ядерных реакций, а также капельная модель ядра. Дальнейшие исследования показали, что простейшая теория, основанная на модели жидкой капли, не охватывает всю совокупность экспериментальных фактов и она нуждается в определённом обобщении ³. Дальнейшим развитием капельной модели явилась обобщённая модель ядра, в которой наряду с деформацией ядра как целого рассматриваются и движения отдельных нуклонов; в создании этой модели Н. Бор также сыграл большую роль.

² Я. И. Френкель. Phys. Rev., 1939, 55, 987; ЖЭТФ, 1939, 9, 641.

³ См. Дж. Уилер. Деление и устойчивость ядер. В кн.: «Нильс Бор и развитие физики». М., ИЛ., 1958, стр. 214.

62 Деление протактиния [81]

Показано, что обнаруженное Гроссе, Бутом и Даннингом ⁴ деление протактиния нейтронами с энергией меньше 2 Мэв (но не тепловыми) хорошо согласуется с общей теорией деления, развитой в работе (61).

⁴ А. V. Grоssе, Е. Т. Вооth, J. R. Dunning. Phys. Rev., 1939., 56, 382.

63 Рассеяние и торможение осколков деления [84]

Первая из серии работ Бора, посвящённых изучению прохождения через вещество многозарядных ионов. Экспериментальное исследование различных явлений, происходящих при этом, стало возможным только после открытия деления. Осколки деления обладали энергией, сравнимой с начальной энергией изучавшихся протонов и -частиц. Первые фотографии треков осколков деления были опубликованы Жолио и Корсоном и Торнтоном ¹. Первое теоретическое рассмотрение было проведено Беком и Гавасом ². Имея в виду большой интерес, который могли представлять новые явления для теории, Бор поручил сотрудникам своего института Брострёму, Боггилду и Лауритсену провести

дальнейшие экспериментальные исследования и сам руководил этой работой. Их работа «Исследования треков осколков деления в камере Вильсона» ³ и послужила поводом для написания Бором настоящей статьи, в которой дано теоретическое рассмотрение результатов ⁴.

¹ F. Jоliоt. С. R., 1939, 208, 647; D. R. Corson, R. L. Thornton. Phys. Rev., 1939, 55, 509.

² G. Вeck, P. Havas. C. R., 1939, 208, 1643.

³ K. J. Brostrom, J. K. Boggild, T. Lauritsen. Phys. Rev., 1940, 58, 650.

⁴ Дальнейшие исследования: J. H. Brunings, J. Кnipp, E. Teller. Phys. Rev., 1941, 60, 657; J. Knipp, E. Teller. Phys. Rev., 1941, 59, 659; W. E. Lamb. Phys. Rev., 1940, 58, 696.

Уже тогда Бор готовил большую статью, которая должна была появиться в Трудах Датской академии в 1940—1941 гг., но быстрое накопление экспериментальных и теоретических результатов заставило его перенести срок публикования на 1942 г. Обстоятельства военного времени и стремление к возможно более полному охвату всех данных привели к тому, что работа «Прохождение атомных частиц через вещества» увидела свет лишь в 1948 г. [99]. В предисловии Бор писал: «Явления рассеяния и торможения быстрых атомных частиц при их прохождении через вещество, так же как происходящие при этом ионизация и излучение, были одним из главных источников, откуда мы получали сведения о строении атомов. Начиная с первых опытов Томсона и Резерфорда анализ явлений, связанных с прохождением быстрых частиц через вещество, непрерывно совершенствуясь, неоднократно давал возможность проверки постоянно уточняющихся методов атомной механики». Именно с этой точки зрения Бор занимался прохождением заряженных частиц через вещество как до создания первой квантовой теории атома (5) и непосредственно за этим (13), так и позже (27), когда его теория достигла апогея и выяснилось, что она не объясняет все детали результатов экспериментов.

64 Соотношение между скоростью и пробегом осколков деления [85]

Продолжение развития идей, изложенных в (63).

65 Последовательные превращения при делении ядер [86]

При больших энергиях возбуждения ядер основными процессами будут деление и испускание нейтрона, причём оба процесса играют примерно одинаковую роль. В данной работе Бор указал, что если энергия возбуждения превышает E_f+E_n, то сечение деления возрастает, ибо составное ядро может делиться как сразу, так и после вылета нейтрона, если оставшаяся после вылета энергия возбуждения превосходит энергию деления для данного ядра.

66 Соотношение скорость—пробег для осколков деления [87]

Продолжение исследований (63), (64) торможения многозарядных ионов в веществе. В работе рассматриваются результаты, полученные сотрудниками Института теоретической физики в Копенгагене, руководимого Бором. Эти результаты были опубликованы в статье «Пробег и рассеяние осколков деления» ¹ в том же номере журнала.

¹ К. J. Bromstrom, J. К. Вoggild, Т. Lauritsen. Phys. Rev., 1941, 59, 276.

67 Механизм деления под действием дейтронов [89]

Ядерные реакции под действием дейтронов обладают рядом особенностей, обусловленных как малой энергией связи дейтрона, так и резко выраженной асимметрией распределения электрического заряда в нем. Поэтому наряду с реакциями образования составного ядра, когда дейтрон полностью поглощается ядром, возможно также расщепление дейтрона кулоновским полем ядра-мишени, а также реакции прямого взаимодействия, когда один нуклон поглощается ядром, а второй продолжает свое движение. На основании опытов, проведённых в Копенгагене, Бор показывает, что деление ядер наиболее распространённого изотопа урана, а также тория под действием дейтронов возможно только в том случае, если энергия последних достаточна для того, чтобы полностью проникнуть в ядра. Отдельный нуклон, захваченный ядром в результате диссоциации дейтрона (реакция срыва, процесс Оппенгеймера—Филиппса), не способен вызвать деление, так как энергия возбуждения оказывается меньше критической энергии деления.