Ядерная реакция сравнительно редкое явление, ведь площадь атомного ядра, а следовательно и эффективное сечение, очень мала и равна ICh24 квадратным сантиметрам. Сечение же атомной реакции много большее —- около Ю-16 квадратного сантиметра, то есть больше в 100 миллионов раз!
Поэтому и вероятность атомного взаимодействия в сотни миллионов раз больше вероятности ядерной реакции.
Заряженные частицы с атомами могут взаимодействовать по-разному. Во-первых, допустимы самые простые упругие столкновения, в которых частица передает атому часть энергии. Тогда последний сам начинает быстро двигаться, взаимодействуя с окружающими его медленными атомами.
Во-вторых, при больших энергиях заряженных частиц более вероятными являются два других процесса: ионизация и возбуждение атомов.
Быстрая заряженная частица, двигаясь вблизи атома, передает одному из его электронов энергию, который переходит с низшего уровня на свободный верхний; атом при этом остается в возбужденном состоянии. Чаще всего удар настолько силен, что электрон совсем вышибается из атома, и получается пара ионов: отрицательный электрон и положительный ион — атом, у которого не хватает 1 электрона. Правда, через весьма короткое время все восстанавливается: возбужденный атом приходит в нормальное состояние, а пара ионов рекомбинируется, то есть электроны возвращаются на свои места в атомах. Однако энергия, отданная первичной заряженной частицей на возбуждение или ионизацию, теряется для нас безвозвратно: она переходит в излученный свет, который рассеивается в окружающем веществе и в конечном счете переходит в тепло (вещество мишени нагревается).
Подсчитано, что на образование одной пары ионов с учетом всех процессов: упругого столкновения, возбуждения и ионизации — заряженная частица расходует около 50 электроновольт-своей энергии. Следовательно, наш дейтон с энергией 100 килоэлектроновольт даст 2 тысячи пар ионов. Можно подсчитать, что в газе при нормальном давлении он пройдет до полной остановки всего лишь несколько миллиметров, точнее 0,37 сантиметра. Это то, что физики называют ионизационным пробегом. В любом твердом и жидком веществе, плотность которого в тысячи раз больше плотности газа, величина пробега будет несколько микрон.
Можно определить также и ядерный пробег, то есть путь, который должна пройти частица, чтобы совершить одну ядерную реакцию. Ведь после реакции частица также потеряет всю свою энергию. В газообразном тритии при нормальном давлении, чтобы произошла ядерная реакция, заряженная частица должна в среднем пройти путь в 185 метров. Выходит, что ядерная реакция никогда не произойдет, так как частица остановится, пройдя только 0,37 сантиметра! Да, это так, если исходить из положений обычной классической физики. В атомных же процессах действуют законы случая. На каждом этапе своего пути частица имеет некоторую вероятность совершить ядерную реакцию, в том числе и на пути ионизационного пробега, то есть на пути 0,37 сантиметра. А вероятность эта равна отношению величины ионизационного пробега к ядерному, или примерно:
1 ( °37 )
50 000 V 18 500 50 000 )
