Свойствами ядерных реакций, свидетельствующих о сложности конструкций ядер, ученые пользуются при исследовании атомных ядер. Физики поступают здесь так. Бомбардируют мишень ускоренными заряженными частицами, постепенно меняя их энергию. Одновременно регистрируется число возникающих ядерных реакций, то есть фактически строится график зависимости эффективного сечения ядерной реакции от энергии бомбардирующих частиц. Оказалось, что в согласии с нашими прежними выводами при повышении их энергии сечение как бы растет и кривая постепенно поднимается. Когда же наступает резонанс, кривая графика делает резкий скачок вверх. Это значит, что бомбардирующая частица передала ядру энергии столько, сколько надо для перехода его с одного уровня на ближайший возбужденный. При дальнейшем повышении энергии бомбардирующих частиц эффективное сечение реакций опять падает. И так будет до тех пор, пока энергия, переданная ядру частицей, не будет соответствовать переходу на следующий, более высокий энергетический уровень, и ядерная реакция вновь станет резонансной. Анализируя полученный график, исследователи получают необходимые сведения об атомном ядре.

А как идет процесс при встрече ядра с незаряженной частицей — нейтроном? Поскольку никаких электростатических сил отталкивания, а следовательно, и потенциального барьера здесь нет, то можно предполагать, что вся площадь ядра открыта и является полноценной мишенью! Но и тут полностью действуют квантовые законы и проявляются волновые свойства нейтрона.

Взаимодействие же ядра с нейтроном происходит в пределах его длины волны К. Но тогда, как видно из формулы, вероятность ядерной реакции, зависящая прямо пропорционально от длины волны, растет с уменьшением скорости или энергии нейтрона.

Эффективное сечение, говорят физики, так же как и длина волны, пропорционально «единице, деленной на число.

Это очень важное заключение. Оно утверждает, что медленный нейтрон эффективней производит ядерную реакцию, нежели быстрый. Важность вывода подчеркивается еще и тем, что он соответствует опыту: вспомним о цепном процессе на медленных нейтронах. Чтобы быть убедительным, произведем простой подсчет. У очень быстрых (энергичных) нейтронов длина волны (X) становится короче диаметра ядра (2 R) (то есть меньше 10~12 сантиметров), и, значит, эффективное сечение а меньше его геометрического сечения (nR2). Наоборот, у медленных, тепловых нейтронов длина волны достигает размеров всего атома (Ю-8 сантиметров), их а в этом случае во много раз больше поперечной площади ядра, и они захватываются маленьким ядром, попадая в любую часть большого атома.

Как и в случае реакций с заряженными частицами, «нормальная» зависимость сечения от энергии нарушается резонансным характером явлений и в случае с нейтронами. Когда энергия нейтрона точно соответствует переходу ядра с одного энергетического уровня на другой, эффективное сечение ядерной реакции достигает колоссальных значений: мы уже имели дело с подобным процессом при обсуждении резонансного захвата нейтронов ядрами урана.

После того как ядро захватило какую-либо частицу, могут произойти ядерные реакции с испусканием различных частиц: гамма-квантов, протонов, нейтронов, дейтонов и других. Наконец может произойти просто деление тяжёлого ядра на более легкие. Как же нам характеризовать и именовать эти различные реакции и различные возможности? Очевидно, тоже вероятностью, то есть эффективным сечением, но уже для реакции данного типа. А тогда есть смысл говорить о вероятности