Ядерная физика, 2024, № 5

Российская академия наук
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Том 87    № 5    2024    Сентябрь–Октябрь
Основан в 1965 г. 
Выходит 6 раз в год 
ISSN: 0044-0027
Журнал издается под руководством 
Отделения физических наук РАН
Главный редактор
О.Д. Далькаров
Редколлегия:
А.В. Нефедьев (заместитель главного редактора), 
В.В. Куликов (ответственный секретарь) 
Редакционный совет:
В.А. Бедняков, Л.Д. Блохинцев, А.Е. Бондарь, Э.Э. Боос,
М.И. Высоцкий, В.Б. Гаврилов, В.З. Гольдберг, М.В. Данилов,
 С.П. Денисов, Р.В. Джолос, И.М. Дремин,
А.М. Зайцев, Л.М. Зеленый, О.В. Канчели,
А.Б. Курепин, А.К. Лиходед, В.А. Матвеев, Н.Н. Николаев, 
Ю.Ц. Оганесян, Н.Г. Полухина, Ю.А. Симонов,  
И.И. Ткачев, В.И. Фурман,
В.А. Хозе, В.И. Шевченко, М.А. Шифман
Зав. редакцией А.А. Каменская
Адрес редакции: 115409, Москва, Каширское ш., 31 
E-mail: yadfiz@pleiadesonline.com
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024 
© Редколлегия журнала “Ядерная 
     физика” (составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 87, номер 5, 2024
ЯДРА
Эксперимент
Измерение скоростей реакций 102Pd(n, γ)103Pd и 102Ru(n, γ)103Ru в горизонтальном канале реактора ИР-8
НИЦ “Курчатовский институт”
В. А. Загрядский, К. О. Королев, Я. М. Кравец, Т. М. Кузнецова, А. В. Курочкин, К. А. Маковеева,
И. И. Скобелин, А. Н. Стрепетов, Т. А. Удалова
365
Cечения фотонейтронных реакций на ядре 90Zr в разных экспериментах
В. В. Варламов, А. И. Давыдов, И. А. Мостаков, В. Н. Орлин
369
Теория
Двухфотонный резонансный механизм оптической накачки 8.3-эВ изомера 229mTh в нейтральных атомах
Ф. Ф. Карпешин
382
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
Эксперимент
Исследование нейтрино высоких энергий на Большом адронном коллайдере
Н. С. Коновалова, Н. М. Окатьева, Н. Г. Полухина, Ж. Т. Садыков, Н. И. Старков, Е. Н. Старкова,
М. М. Чернявский, Т. В. Щедрина
390
Сечение процесса e+e−→nn вблизи порога
М. Н. Ачасов, А. Ю. Барняков, Е. В. Бедарев, K. И. Белобородов, А. В. Бердюгин, А. Г. Богданчиков,
А. А. Ботов, Т. В. Димова, В. П. Дружинин, В. Н. Жабин, Ю. М. Жаринов, Л. В. Кардапольцев, А. С. Касаев, А. А. Катцин, Д. П. Коврижин, А. А. Король, А. С. Купич, А. П. Крюков, А. П. Лысенко, Н. А. Мельникова, Н. Ю. Мучной, А. Е. Oбразовский, Е. В. Пахтусова, К. В. Пугачев, С. А. Растигеев, Ю. А. Роговский,
А. И. Сенченко, С. И. Середняков, З. К. Силагадзе, И. К. Сурин, Ю. В. Усов, А. Г. Харламов, Д. Э. Чистяков, Ю. М. Шатунов, С. П. Шерстюк, Д. А. Штоль
400
Рассмотрение нейтринного канала на ускорительном комплексе У-70 с отклонением пучка родительских
частиц
Ф. Н. Новоскольцев, Р. Ю. Синюков, А. А. Соколов
414
Использование ксенонового гамма-спектрометра для дозиметрии в бор-нейтронозахватной терапии
И. Ф. Химматов, С. Е. Улин
421

Теория
Редкие распады Ds-мезонов на три заряженных лептона и нейтрино в рамках Стандартной модели
А. В. Данилина, Н. В. Никитин
426
Уравнение Клейна–Гордона, уравнения квантовой релятивистской гидродинамики и квантовые ударные
волны при описании столкновений атомных ядер
А. Т. Дьяченко
438

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2024, том 87, №5, с. 365–368
ЯДРА
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ РЕАКЦИЙ 102Pd(n, γ) 103Pd И
102Ru(n, γ) 103Ru В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ КАНАЛЕ РЕАКТОРА
ИР-8 НИЦ “КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ”
C 2024 г. В. А. Загрядский1), К. О. Королев1),*, Я. М. Кравец1), Т. М. Кузнецова1), А. В. Курочкин1),
К. А. Маковеева1), И. И. Скобелин1), А. Н. Стрепетов1), Т. А. Удалова1)
Поступила в редакцию 08.02.2024 г.; после доработки 22.04.2024 г.; принята к публикации 22.04.2024 г.
Метастазирование является одной из основных причин рецидивов и последующей высокой смертности от
рака. Метастазы могут содержать очень мало клеток и распространяться по всему организму. Несмотря на
существующее разнообразие диагностических методов визуализации, на практике разрешение ни одного из
них не позволяет однозначно диагностировать наличие опухоли (сгустка раковых клеток) размером менее
1–2 мм. После хирургического вмешательства и удаления опухоли пациентам, как правило, предлагается
пройти курсы химиотерапии, дистанционной лучевой терапией или радионуклидной терапии с α- или βэмиттерами. Указанная терапия имеет побочные эффекты, что приводит к дополнительным рискам и может
мешать продолжению лечения. В последнее время в ряде работ в отличие от традиционного подхода вместо αили β-эмиттеров предлагается использовать радионуклиды “ближнего действия” [1–3]. В качестве терапевтических агентов “ближнего действия” удобно использовать эмиттеры Оже или конверсионных электронов.
Оже-электроны и конверсионные электроны имеют малый пробег и высокую удельную линейную потерю
энергии в биологической ткани, они способны повреждать клетки в пределах нескольких десятков микрон,
но не оказывают радиотоксичного действия на больших расстояниях, не повреждая здоровые клетки и ткани. К наиболее эффективным и удобным для практического применения эмиттерам Оже и конверсионных
электронов можно отнести 103mRh (T1/2 = 56.1 мин), который имеет наименьшее отношение числа γ-квантов к
электронам [1] и может быть получен генераторным способом. Предшественниками 103mRh (T1/2 = 56.1 мин) в
генераторе могут быть 103Ru (T1/2 = 39.247 сут) или 103Pd (T1/2 = 16.99 сут). С целью уточнения перспектив наработки указанных предшественников в работе измеряли скорости реакций 102Ru(n, γ)103Ru и 102Pd(n, γ)103Pd
при облучении нейтронами металлического рутения природного изотопного состава и металлического палладия, обогащенного по изотопу 102Pd до 96.36%, в горизонтальном экспериментальном канале реактора ИР-8.
DOI: 10.31857/S0044002724050011, EDN: JGQMUZ
1. УСТРОЙСТВО И СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ
ГОРИЗОНТАЛЬНОГО КАНАЛА
В РЕАКТОРЕ ИР-8
Для наработки радиоизотопов 103Ru и 103Pd был
выбран горизонтальный экспериментальный канал,
представляющий собой две изогнутые в горизонтальной плоскости трубы диаметром 159 мм с толщиной
стенки 4 мм из нержавеющей стали марки 1Х18Н10Т.
Расстояние между трубами в месте соединения 25 см,
на выходе из биологической защиты 50 см. Внутренняя поверхность труб отшлифована до зеркального
блеска. Радиус кривизны труб ∼8 м. Трубы расположены одна над другой и соединены друг с другом коротким наклонным участком. Конец нижней трубы длиной 30 см входит в бериллиевый отражатель реактора. Нижняя ветвь канала (нижняя труба) оборудована
пневматической почтой. Под действием сжатого воздуха контейнер с исследуемым образцом по нижней
трубе быстро размещается в отражателе и после облучения извлекается из него [4].
1) Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, Москва, Россия
* E-mail: kirik.korolev@yandex.ru
2. ТЕХНИКА ОБЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ
РУТЕНИЯ И РОДИЯ
Образец металлического рутения природного изотопного состава массой 105 мг герметично заваривали
в кварцевой ампуле диаметром 8 мм и высотой 30 мм.
Ампулу помещали в алюминиевый контейнер диаметром 13 мм, который при помощи пневматической почты подавали на границу канала в бериллиевом отражателе (см. рис. 1). Образец металлического палладия
массой 4.6 мг, обогащенный по изотопу 102Pd, упаковывали аналогично образцу металлического рутения
и с помощью пневматической почты также доставляли для облучения на границу канала.
Облучения образцов рутения и палладия проводили последовательно во время разных сеансов работы
реактора ИР-8. Облучение образца рутения проводили в течение 23.5 ч при средней тепловой мощности
5 МВт. Облучение образца палладия проводили в течение 97 ч при средней тепловой мощности 5.8 МВт. После облучений алюминиевые контейнеры с образцами
при помощи пневматической почты извлекали из бериллиевого отражателя и в транспортном контейнере
перевозили в радиохимическую лабораторию для из365

ЗАГРЯДСКИЙ и др.
Рис. 1. Схема размещения горизонтального экспериментального канала в реакторе ИР-8: 1 — горизонтальный экспериментальный канал; 2 — бериллиевый отражатель; 3 — активная зона.
мерения наработанной активности 103Ru и 103Pd и последующей их радиохимической переработки.
3. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ 103Ru
Измерения активности 103Ru проводили в течение
нескольких периодов полураспада (T1
T /2 = 39.35 сут).
Время измерения не превышало 1 ч. Активность 103Ru
определяли по пику полного поглощения γ-квантов
по линии Eγ = 497.085 кэВ (Kγ = 91%) [5]. Измерения проводили с помощью γ-спектрометра фирмы
ORTEC GEM 35P4 (США) с детектором из сверхчистого германия. При измерении активности образец рутения в кварцевой ампуле, предварительно извлеченный из алюминиевого контейнера, устанавливали на расстоянии 42 см от торцевой поверхности
детектора. При измерениях активности мертвое время спектрометра не превышало 10%. Энергетическую
зависимость эффективности регистрации γ-квантов
детектором определяли экспериментально с помощью образцовых спектрометрических γ-источников
из комплекта ОСГИ. В качестве иллюстрации на
рис. 2 приведен фрагмент аппаратурного спектра γквантов облученного образца рутения, измеренный
через 4 мес. после облучения. Кроме 103Ru в аппаратурном спектре были идентифицированы γ-линии,
принадлежащие радиоизотопу 192Ir, который был наработан на примеси иридия. Оценка примеси иридия
в образце рутения, сделанная на основе экспериментальных результатов и сечений для тепловых нейтронов из библиотеки TENDL 2019 [6], показала, что величина примеси не превышала 0.01%.
4. ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ 103Pd
Измерения активности 103Pd также проводили в
течение нескольких периодов полураспада (T1
T /2 =
= 16.991 сут). Время измерения не превышало 1 ч.
Активность 103Pd определяли по пику полного поглощения γ-квантов по линии Eγ = 357.45 кэВ (Kγ =
= 0.0221%) [5]. Измерения проводили в той же геометрии и с помощью того же γ-спектрометра, что и
при измерении активности 103Ru. Несмотря на относительно маленький выход используемой для определения активности 103Pd γ-линии, она надежно выделялась в аппаратурном спектре. В качестве иллюстрации на рис. 3 приведен фрагмент аппаратурного спектра γ-квантов облученного образца палладия,
измеренного через 2 сут после облучения. В аппаратурном спектре кроме 103Pd были идентифицированы
γ-линии, принадлежащие радиоизотопам родия и серебра, которые могли быть наработаны в реакциях на
быстрых нейтронах, а также на примесных изотопах
палладия.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Величина активности
103Ru в облученном нейтронами образце металлического рутения массой
105 мг на конец облучения составила величину
(25.8 ± 4.1) МБк. Соответствующая величина активности 103Pd в облученном нейтронами образце металлического палладия, обогащенного по изотопу 102Pd
(96.36%), массой 4.6 мг на конец облучения составила величину (39.4 ± 4.7) МБк. С целью идентичного представления результатов указанная величина активности 103Pd приведена к мощности реактора 5 МВт, при которой облучали образец рутения.
Погрешности экспериментальных значений активностей приведены для доверительной вероятности 68%.
Учтенными составляющими погрешностей являлись:
погрешность определения эффективности детектора, погрешность определения площадей пиков полного поглощения γ-квантов в аппаратурных спектрах, погрешность использованных для определения
активностей квантовых выходов. Скорости реакций
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
том 87
№5
2024

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ РЕАКЦИЙ 102Pd(n, γ)103Pd И 102Ru(n, γ)103Ru
367
Рис. 2. Фрагмент аппаратурного γ-спектра облученного нейтронами образца металлического рутения через 4 мес после
облучения.
Рис. 3. Фрагмент аппаратурного γ-спектра облученного нейтронами образца металлического палладия через 2 сут после
облучения.
102Pd(n, γ)103Pd и 102Ru(n, γ)103Ru, которые достигаются в небольших образцах палладия и рутения при облучении нейтронами в экспериментальном горизонтальном канале реактора ИР-8 на мощности 5 МВт,
были получены с помощью измеренных активностей
103Ru и 103Pd по формуле (1):
V = A/N(1 −e−λT )
(1)
Здесь V (c–1) — скорость реакции 102Pd(n, γ)103Pd
(102Ru(n, γ)103Ru) в зоне облучения образцов экспериментального горизонтального канала реактора ИР-8
при работе реактора на мощности 5 МВт. A (c–1) —
активность 103Pd (103Ru) в облученном образце палладия (рутения) на конец облучения. N — количество ядер 102Pd (102Ru) в облученном образце палладия
(рутения). λ (c–1) — постоянная распада 103Pd (103Ru).
T (с) — время облучения образца 102Pd (102Ru) на мощности реактора 5 МВт в экспериментальном горизонтальном канала реактора ИР-8.
Значения
скоростей
реакций
102Pd(n, γ)103Pd
и
102Ru(n, γ)103Ru,
полученные
по
формуле
(1),
составили соответственно (1.01 ± 0.12) ×10–11 и
(0.77 ± 0.13) ×10–11 c–1.
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные результаты позволяют в будущем планировать наработку 103Ru и 103Pd в экспериментальЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
том 87
№5
2024

ЗАГРЯДСКИЙ и др.
ном горизонтальном канале реактора ИР-8, а также
свидетельствуют о том, что в указанном канале реактора ИР-8 за относительно короткое время на мощности 5 МВт можно наработать активности 103Ru и
103Pd, достаточные для изготовления 103Ru/103mRh и
103Pd/103mRh изотопных генераторов эмиттера Оже и
конверсионных электронов 103mRh, которые можно
использовать в дальнейшем для создания нерадиотоксичных РФП.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. P. Bernhardt, E. Forssell-Aronsson, L. Jacobsson, and
G. Skarnemark, Acta Oncol. 40, 602 (2001).
2. D. Filosofov, E. Kurakina, and V. Radchenko, Nucl.
Med. Biol. 94–95, 1 (2021).
3. G. Skarnemark, A. ¨Odegaard-Jensen, J. Nilsson,
B.
Bartos,
E.
Kowalska,
A.
Bilewicz,
and
P. Bernhardt, J. Radioanal. Nucl. Chem. 280,
371 (2009).
4. С. С. Арзуманов, B. C. Буслаев, Б. Г. Ерозолимский, С. В. Масалович, А. Н. Стрепетов, В. П. Федунин, А. И. Франк, А. Ф. Яшин, Б. А. Яценко,
Препринт ИАЭ-4216/14 (1985).
5. D. De Frenne, Nucl. Data Sheets 110, 2081 (2009).
6. A. J. Koning, D. Rochman, J. Sublet, N. Dzysiuk,
M. Fleming, and S. van der Marck, Nucl. Data Sheets
155, 1 (2019).
MEASUREMENT OF THE RATES OF THE 102Pd(n, γ)103Pd AND
102Ru(n, γ)103Ru REACTIONS IN THE HORIZONTAL CHANNEL OF
THE IR-8 REACTOR AT NRC “KURCHATOV INSTITUTE”
V. A. Zagryadsky1), K. O. Korolev1), Y. M. Kravets1), T. M. Kuznetsova1), A. V. Kurochkin1),
K. A. Makoveeva1), I. I. Skobelin1), A. N. Strepetov1), T. A. Udalova1)
1)National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russia
Metastasis is one of the main causes of relapse and subsequent high mortality from cancer. Metastases can
contain very few cells and spread throughout the body. Despite the existing variety of diagnostic imaging
methods, in practice, the resolution of none of them allows one to unambiguously diagnose the presence of
a tumor (clump of cancer cells) smaller than 1–2 mm in size. After surgery and tumor removal, patients are
typically offered chemotherapy, external beam radiation therapy, or α- or β-emitter radionuclide therapy.
This therapy has side effects that lead to additional risks and may interfere with continued treatment.
Recently, a number of works, in contrast to the traditional approach, have proposed using “short-range”
radionuclides instead of α- or β-emitters [1–3]. It is convenient to use Auger or conversion electron emitters
as “short-acting” therapeutic agents. Auger electrons and conversion electrons have a short range and high
specific linear energy loss in biological tissue; they are capable of damaging cells within a few tens of microns,
but do not have a radiotoxic effect over long distances, without damaging healthy cells and tissues. The most
efficient and convenient Auger and conversion electron emitters for practical use include 103mRh (T1/2 =
= 56.1 min), which has the lowest ratio of the number of γ quanta to electrons [1] and can be obtained by
a generator method. The predecessors of 103mRh (T1/2 = 56.1 min) in the generator can be 103Ru (T1/2 =
= 39.247 days) or 103Pd (T1/2 = 16.99 days). In order to clarify the prospects for producing these precursors,
we have measured the rates of reactions 102Ru(n, γ)103Ru and 102Pd(n, γ)103Pd upon neutron irradiation of
metal ruthenium of natural isotopic composition and metal palladium, enriched in the 102Pd isotope to
96.36%, in a horizontal experimental channel of the IR-8 reactor.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
том 87
№5
2024

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2024, том 87, №5, с. 369–381
ЯДРА
Посвящается 270-летию Московского университета
CЕЧЕНИЯ ФОТОНЕЙТРОННЫХ РЕАКЦИЙ НА ЯДРЕ 90Zr
В РАЗНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ
C 2024 г. В. В. Варламов1),*, А. И. Давыдов1), И. А. Мостаков2), В. Н. Орлин1)
Поступила в редакцию 21.03.2024 г.; после доработки 21.03.2024 г.; принята к публикации 21.03.2024 г.
С помощью экспериментально-теоретического метода оценки сечений парциальных фотонейтронных реакций, основанного на объективных физических критериях, исследована достоверность данных по сечениям
реакций (γ, 1n) и (γ, 2n) на ядре 90Zr, полученных в эксперименте на пучке тормозного γ-излучения. Установлено, что сечения этих реакций, определенные с помощью внесения поправок, рассчитанных по статистической теории, в сечение выхода нейтронов σ(γ, xn) = σ(γ, 1n) + 2σ(γ, 2n), критериям достоверности удовлетворяют. Экспериментальные сечения реакций (γ, 1n) и (γ, 2n) , в которых, так же, как и в сечении σ(γ, xn),
имеются отчетливо выраженные структурные особенности, по интегральным характеристикам согласуются
с оцененными сечениями. Это свидетельствует о том, что информация о соотношении сечений парциальных реакций на ядре 90Zr, полученная с использованием положений статистической теории, соответствует
физическим критериям достоверности данных. Выполнено детальное сравнение оцененных сечений с аналогичными данными, полученными ранее с использованием результатов экспериментов на пучках квазимоноэнергетических аннигиляционных фотонов.
DOI: 10.31857/S0044002724050029, EDN: JGNXID
1. ВВЕДЕНИЕ
Абсолютное большинство сечений фотонейтронных реакций получены на пучках тормозного γизлучения и квазимоноэнергетических фотонов, образующихся в процессах аннигиляции на лету релятивистских позитронов [1–3]. В экспериментах на пучках тормозного γ-излучения бетатронов или микротронов вследствие непрерывной формы спектра тормозных фотонов W(EM, E) непосредственно измеряется выход реакции
Y (EM) = N(EM)
εD(EM) = α
EM

Eпор
W(EM, E)σ(E)dE,
(1)
где σ(E) — искомое сечение при энергии фотонов E,
Eпор — энергетический порог реакции, W(EM, E) —
спектр фотонов тормозного γ-излучения с верхней
границей EM, N(EM) — число событий реакции,
D(EM) — доза γ-излучения, ε — эффективность детектора, α — нормировочная константа [4]. Сечение реакции σ(E) определяется с помощью решения обратной задачи (1) его развертки из экспериментального
выхода Y (EM) с помощью одного из специально раз1) Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт ядерной физики имени
Д.В. Скобельцына, Москва, Россия.
2) Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Москва, Россия.
* E-mail: VVVarlamov@gmail.com
работанных для этого методов (например, таких как
метод Пенфолда–Лейсса, метод наименьшей структуры, метод регуляризации Тихонова, метод редукции). В области энергий налетающих фотонов, в которой парциальные реакции (γ, 1n) , (γ, 2n) и (γ, 3n) конкурируют, определяется лишь сечение выхода нейтронов
σ(γ, xn) = σ(γ, 1n) + 2σ(γ, 2n) + 3σ(γ, 3n),
(2)
в которое вносятся поправки, рассчитанные по статистической теории [5], и определяется сечение σ(γ, 2n),
а затем с его использованием — сечение полной фотонейтронной реакции
σ(γ, sn) = σ(γ, 1n) + σ(γ, 2n) + σ(γ, 3n)
(3)
и сечение реакции (γ, 1n).
В экспериментах на пучках аннигиляционных фотонов между их импульсами от линейного ускорителя
электронов с использованием специальных “slowingdown” (захватывающих специальным образом нейтроны из реакции, замедляющиеся до тепловой энергии) 4π-детекторов непосредственно определяются
сечения парциальных реакций (γ, 1n) , (γ, 2n) и (γ, 3n).
Поскольку аннигиляционные фотоны сопровождаются фотонами их тормозного γ-излучения, вклад последних в сечение реакции исключается с помощью
разностной процедуры
Y (EM) = Ye+(EM) −Ye−(EM) ≈σ(EM),
(4)
369

ВАРЛАМОВ и др.
вследствие которой эксперимент по “прямому” одновременному измерению сечений каждой из парциальных реакций проводится в три этапа. Сначала измеряются выходы (1) каждой реакции на пучке позитронов Ye+(EM), затем измеряются их выходы Ye−(EM)
(1) на пучке электронов, а на третьем этапе в предположении о том, что спектры фотонов тормозного γизлучения позитронов и электронов идентичны, сечения каждой парциальной реакции реакций σ(EM)
определяются в виде разностей (4). На каждом этапе
эксперимента регистрируются события с одним, двумя, тремя нейтронами и с помощью статистического
анализа получаются сечения реакций (γ, 1n) , (γ, 2n) и
(γ, 3n). С использованием этих данных простым суммированием определяются сечения полной фотонейтронной реакции (3) и реакции выхода нейтронов (2).
Вследствие кардинально разных способов получения информации о сечении реакции сечения, определенные в экспериментах разного типа, существенно различаются между собой и по форме, и по абсолютной величине [4, 6–11]. Было показано, что разные формы сечений, определяемых в экспериментах на пучках тормозного γ-излучения и аннигиляционных фотонов, обусловлены различными достигаемыми эффективными энергетическими разрешениями [9–11]. Методы решения обратной задачи (1), используемые для определения сечения реакции σ(E)
на пучке тормозного γ-излучения, при всех недостатках этого подхода реально учитывают форму сплошного спектра фотонов. Кроме того, характерные изломы в экспериментально определяемой с очень высокой статистической точностью энергетической зависимости выхода реакции Y (EM) однозначно свидетельствуют от том, что структурные особенности в сечении реакции имеются [9].
В то же время результат (4) эксперимента на пучке
аннигиляционных фотонов σ(EM) представляет собой, по существу, не сечение реакции, а лишь вновь ее
выход: при каждом значении энергии фотонов в определяемую разность
Ye+(EM) −Ye−(EM)
дают вклад все фотоны, энергия которых превышает порог исследуемой реакции. С точки зрения информации о сечении реакции оба обсуждаемые экспериментальные выходы имеют плохое энергетическое
разрешение, и, следовательно, их разность иметь хорошего разрешения не может. Вклад тормозного излучения позитронов полностью не убирается, и вследствие этого сечение, определяемое в таком эксперименте, является сильно заглаженным по сравнению с
соответствующим ему сечением, определенным в эксперименте на пучке тормозного γ-излучения [9]. Как
результат, практически все экспериментальные сечения, полученные на пучках аннигиляционных фотонов [1–3], имеют вид одного гладкого резонанса (в
случаях деформированных ядер — двух резонансов), в
отличие от сечений, полученных на пучках тормозного γ-излучения, в которых, как правило, наблюдается
большое количество отчетливо выраженных резонансов гросс-, промежуточной или тонкой структуры.
Достоверность присутствия (или, напротив, отсутствия) в сечениях реакций структурных особенностей
весьма важна с точки зрения понимания природы
высоковозбужденных ядерных состояний. Многочисленные теоретические расчеты, выполненные в разных моделях, предсказывают в области энергий гигантского дипольного резонанса (ГДР) наличие многих структурных особенностей разной природы [9].
Отсутствие таких особенностей в сечениях реакций,
определяемых “прямым” методом в экспериментах
на пучках аннигиляционных фотонов, представляла
и представляет собой до сих пор серьезную проблему описания электромагнитных взаимодействий ядер
в области ГДР.
Более серьезные с точки зрения и фундаментальных
исследований, и разнообразных практических приложений фотоядерных данных существенные расхождения сечений реакций из разных экспериментов по
абсолютной величине обусловлены определенными
недостатками методов определения множественности
нейтронов, используемых в экспериментах обоих типов [6–9]. Установлено, что и метод разделения фотонейтронов по множественности в экспериментах на
пучках аннигиляционных фотонов, и метод внесения
поправок по статистической теории в сечение выхода нейтронов σ(γ, xn) в экспериментах на пучках тормозного γ-излучения приводят к появлению в их результатах характерных, часто весьма существенных,
систематических погрешностей, что делает определяемые сечения реакций существенно не только различающимися, но и не соответствующими объективным физическим критериям достоверности данных.
В экспериментах на пучках аннигиляционных фотонов это обусловлено тем, что при использовании метода разделения нейтронов по множественности, основанного на экспериментальных данных об их энергиях, возможно образование нейтронов с близкими
энергиями в реакциях разной множественности, что
приводит к неоднозначности идентификации их принадлежности к той или иной парциальной реакции.
В экспериментах на пучках тормозного γ-излучения
к погрешностям такого распределения приводят особенности метода внесения поправок по статистической теории к сечению выхода σ(γ, xn). Статистическая испарительная модель удовлетворительно описывает процессы эмиссии нейтронов из составного
ядра практически только до энергий налетающих фотонов ∼10–15 МэВ. Было показано, что при более
высоких энергиях налетающих фотонов, при которых
конкурируют парциальные реакции, точность статистических поправок на множественность снижается,
потому что начинают играть все большую роль процессы предравновесного распада составной системы,
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
том 87
№5
2024