شکل ( 3-1 ): رشته مراحل یک واکنش هسته ای بر طبق
نظریه وایسکوف (وایسکوف 1957)
وقتی ذره فرودی به لبه پتانسیل هسته ای می رسد، اولین برهمکنش عبارت خواهد بود از انعکاس جزئی تابع موج موسوم به پراکندگی کشسان. بخشی از تابع موج که وارد هسته می شود دستخوش جذب قرار می گیرد. فشباخ پیشنهاد می کند که اولین مرحله در فرایند جذب مشتمل بر برخورد دوجسم است. به عبارت دیگر، اگر ذره فرودی یک نوکلئون منفرد باشد با یک نوکلئون منفرد در هسته بر همکنش کرده ، آن را به یک تراز انرژی پر نشده می برد. اگر نوکلئون مورد اصابت، هسته را ترک کند، یک واکنش مستقیم رخ می دهد. ظاهرا این فرایند در انرژی های زیاد محتمل تر است، با این حال لااقل یک نوکلئون شانس دریافت انرژی کافی جهت ترک هسته را خواهد داشت.
اگر نوکلئون مورد اصابت، هسته را ترک نکند، برهمکنش های پیچیده تری می توانند به وجود آیند. نوکلئون فرودی ( یا نوکلئون مورد اصابت ) می تواند با نوکلئون دومی در هسته بر همکنش کند و آن را به یک تراز برانگیخته پر نشده ببرد. در این صورت تحت شرایط مناسب، هسته می تواند به یک حالت تجمعی برانگیخته شود و یکی از نوکلئون ها می تواند هسته را ترک کند. اگر این امر رخ ندهد، هر کدام از نوکلئون ها ( سه نوکلئون ) که اکنون در ترازهای پر نشده ای در هسته می باشند می توانند با نوکلئون های دیگر برهمکنش کنند تا اینکه بالاخره تسهیم انرژی پیش بینی شده توسط نظریه هسته مرکب ایجاد شود.
هسته مرکب در یک مجموعه از برهمکنش های چنان پیچیده ای به وجود می آید که احتمالا جزئیات مرحله اولیه تشکیل اش را به خاطر نمی آورد. از این رو واپاشی آن باید مستقل از نحوه تشکیل اش باشد [11]. یعنی یک ویژگی مهم این واکنش ها آن است که خصوصیت هسته مرکب تعیین کننده رفتار آتی آن است و نه مکانیسمی که آن را به وجود آورده، هسته مرکب در یک حالت برانگیخته قرار می گیرد و ذاتا ناپایدار است، نهایتا از طریق یک افت وخیز آماری، یک یا چند نوکلئون انرژی کافی را برای فرار به دست می آورد و هسته یا ذراتی را از خود ساطع می کند ویا از طریق تابش گاما وابرانگیخته می شود.
از آن جا که زمان لازم برای رسیدن یک هسته مرکب به تعادل آماری، بسیار طولانی تر از زمان گذر برای یک واکنش مستقیم است، سطح مقطع برای یک فرایند مربوط به هسته مرکب، می تواند تفاوت هایی را در مقیاس های انرژی بسیار کمتر از واکنش های مستقیم از خود، به نمایش بگذارد [25].
ممکن است که ذره فرودی ( یا ذره ای از همان نوع ذره فرودی ) از هسته مرکب با همان انرژی اولیه اش گسیل شود. این را پراکندگی کشسان مرکب گویند.
برخی از جنبه های واکنش های هسته ای مستقل از سازوکار مفصل برهمکنش اند و می توان آن ها را از پایستگی انرژی، تکانه خطی و تکانه زاویه ای نتیجه گرفت. پاریته نیز تا حد زیادی پایسته است. به علاوه تعداد و نوع نوکلئون ها در هر واکنش ثابت می ماند، مگر این که انرژی ها آن قدر زیاد باشند که زوج های نوکلئون- پاد نوکلئون را ایجاد کنند. کاربرد این قوانین پایستگی را در واکنش های هسته ای بررسی خواهیم کرد [11].
3-3- کاربرد قوانین پایستگی
در انرژی های بمبارانی زیر Mev 100 ، واکنش های هسته ای معمولا دو فراورده تولید می کنند. یعنی این واکنش ها از نوع زیر هستند:
(3-2)
که در آن :
پرتابه = a
( Lab هدف ( ساکن در سیستم =X
فراورده سبک واکنش = b
فراورده سنگین واکنش =Y
عموما a و b را نوکلئون ها یا هسته های سبک تشکیل می دهند.
به منظور کوتاه کردن نمادگذاری ، واکنش (3-2) را به فرم زیر می نویسیم:
X(a,b)Y (3-3)
معمولا به علت انرژی های بستگی هسته های ذیربط، یک فراورده واکنش، سبک و دیگری سنگین است. در برخی موارد b و Y جرم هایشان حدود یکدیگر (شکافت) یا مساوی با هم است. اگر b پرتو گاما باشد، واکنش را گیراندازی تابشی می نامند که در آن Y هسته مرکب است. هرگاه a یک پرتو گاما باشد، فرایند را واکنش فوتونی هسته می نامند. هرگاه ذرات فرودی و خروجی یکسان باشند ( که در این صورت X و Yنیز هسته های یکسان اند ) ، فرایند یک نوع پراکندگی است. ممکن است مواردی باشند که در آن ها بیش از دو فراورده ظاهر می شود:
(3-4)