Следовательно, уязвимой остается лишь область вблизи центра ядра. Боковые же области ядра недоступны, так как направленные туда частицы отклоняются от цели.
Мы видим, что, противодействуя вторжению в свои пределы, ядро при подлете к нему частицы-пули как бы сжимается: его размеры становятся меньше и уменьшается вероятность попадания. Бомбардирующие частицы могут проникнуть лишь в центральную часть поперечного сечения ядра. Однако чем больше энергия бомбардирующей частицы, тем большая часть площади ядра становится уязвимой, и при очень большой энергии ядро «сдается» окончательно, полностью раскрывая свою область для проникновения частиц. Но в общем случае при расчете мы должны учитывать не всю площадь ядра S, а лишь часть ее, которая называется эффективным сечением ядерных реакций о.
Зная заряды и энергию ядер, можно определить величину эффективного сечения g для каждого типа ядерных реакций. Однако доверять полностью таким расчетам нельзя. Ведь ядра — это микрочастицы, для которых классическая механика не действительна. Тут господствует квантовая механика, учитывающая волновые свойства микромира. Поэтому механическая аналогия верна лишь приблизительно.
Нам уже известен тоннельный эффект, когда медленные частицы проникают сквозь потенциальный барьер ядра. Но квантовая механика утверждает и обратное: даже очень быстрые частицы, энергия которых выше потенциального барьера, иногда отклоняются от ядра, то есть рассеиваются. Трудно вообразить, чтобы старинная крепостная стена оказалась препятствием для вражеского самолета, летящего на большой высоте. Но в микромире бывает, что и быстрая частица рассеивается на барьере, расположенном где-то далеко «внизу».
В большинстве случаев для ядерных реакций с заряженными частицами эффективное сечение увеличивается с ростом энергии бомбардирующих частиц. Но так как микрочастица есть в то же время волна, то взаимодействие ядер может носить резонансный характер, наподобие взаимодействия электромагнитных радиоволн и колебательного контура радиоприемника. В самом деле теперь уже никого не удивляет, что ничтожно малая энергия электромагнитной волны, попадающая на антенну радиоприемника, «раскачивает» сравнительно «тяжелый» колебательный контур приемника, настроенный в резонанс с радиоволной. Примерно те же явления имеют место и в ядерных реакциях.
Каждое ядро обладает характерными для него возможными энергетическими уровнями. Это значит, что атомное ядро способно поглощать или испускать только такие порции энергии, которые переводят ядро из одних энергетических состояний в другие. Но в таком случае ядру мы должны приписать ряд волн, так как всякая порция энергии связана с частотой волны v (Е = hv). Ядерная реакция с точки зрения квантовой механики есть взаимодействие волн ядра и бомбардирующей частицы. И если последняя, проникая в ядро, может передать ему такую порцию энергии, чтобы оно перешло на другой энергетический уровень, то длины волн совпадают и происходит резонансная ядерная реакция. В этом случае потенциальный барьер является слабой защитой и, как это всегда бывает при резонансе, даже медленная частица «раскачивает» ядро. Вероятность ядерной реакции, то есть ее эффективное сечение, резко возрастает.
