Розглянемо механізми ядерних реакцій, що використовуються для кількісного і якісного опису прискорених нуклонів і інших частинок.
Розглянемо механізм складеного ядра. Пояснення великої кількості ядерних реакцій стало можливим завдяки висунутого в 1936 р припущення Бора про те, що ядерні реакції протікають в дві стадії з утворенням проміжного порушеної ядра. Грунтуючись на дуже щільною упаковці нуклонів в ядрі і малому радіусі дії ядерних сил, Бор зробив висновок, що нуклони, що утворюють ядро і падаючі на нього сильно взаємодіють один з одним. Тому, при досягненні поверхні ядра, що падає нуклон миттєво зливається з ядром і утворює проміжне (складене або компаунд- ядро) ядро в збудженому стані.
. Збуджений стан ядра по Бору енергетично невигідна система і тому воно розпадається. Тому, перетин цієї реакції можна виразити як добуток перетину утворення складеного ядра і ймовірності розпаду цього ядра з випусканням частки. де
-сеченіе утворення проміжного ядра;
- частка його розпаду, яка призводить до випускання частинки b;
Досвід показує, що складене ядро - надзвичайно довго живе система в порівнянні з ядерним часом. Якби частка просто проскакувала через ядро, то час їх взаємодії було б на 5-7 порядки менше. Таке велике час не є несподіваним по Бору: падаючий нуклон, потрапивши в ядро при сильній взаємодії, швидко перерозподіляє свою енергію серед усіх нуклонів ядра через багаторазових зіткнень. Тому, навіть при енергії 30 МеВ у падаючого нуклона, і при масовому числі А = 100 жодна частинка не може покинути ядро. А видалення з ядра можливо при енергіях 8 МеВ. У той же час концентрація всієї енергії на одній частці - явище малоймовірне. Порівняно великий час життя складеного ядра дозволяє забути про те, як воно утворилося. І в ньому встановлюється статистичне рівновагу. Саме тому, Бор ввів гіпотезу, про незалежність розпаду від способів його утворення. Ця ідея виявилася плідною для пояснення процесів при порівняно невеликих енергіях.
Гіпотезу Бора підтверджують 6 ядерних реакцій, що йдуть через одне складне ядро.
Аналізуючи ці реакції з цинком, міркуємо наступним чином:
У цих випадках енергія p і # 945; бралися такими, що енергія збудження складеного ядра Zn 64 у всіх випадках виявилася однаковою.
Аналізуючи результати з Zn розмірковуємо так:
Якщо перетин реакції. то для реакції, викликаних бомбардуванням одних і тих же частинок. Для реакції ведуть до утворення тих же продуктів, але йдуть під дією інших частинок, наприклад. А раз рівні праві частини, то будуть рівні і ліві. Виходить, що перетин розглянутих типів реакції однакові. Але досвід показує, що розтин не всіх типів реакцій однакові. Імовірність розпаду виражають через ширину рівнів Г. Розуміють цей параметр як ймовірність того, що станеться те чи інше перетворення ядра, яке залежить не тільки від енергії частинки, але і від того, що ядерні реакції відбудуться з якихось каналах. Нехай деякий ядро А може розпастися по трьох каналах,
Величина, що дорівнює називається шириною рівня. Бор припустив, що збільшення перетину пов'язано з резонансним захопленням частки, коли її енергія дорівнює одному з енергетичних рівнів складеного ядра. Пізніше це було теоретично пояснено в роботах Брейта - Вігнера. Концепція складеного ядра може бути застосована для середніх і важких ядер і для енергій аж до кілька десятків МеВ. При великих енергіях, довжина вільного пробігу в ядрі стає менше радіуса ядра, і ймовірність захоплення нуклона ядром вже не буде дорівнює одиниці. Формула Брейта - Вігнера: оцінює саме крайні випадки енергії і реально діє, коли енергія збудження дорівнює якого - то середньому резонансній рівню, Єв = Е0 - перетин сильно зростає.