إثارة كولوم

من المعروف أن النواة المثارة يمكنها إطلاق إشعاع γ. كما ويمكن للنواة إذا سقط عليها إشعاع كهرومغناطيسي بطاقة كافية أن تثار إلى مستوى إثارة تبلغ طاقته طاقة الإشعاع الساقط. هذا التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي والنواة هو جزء من الفاعلات النووية.

لنفترض الآن أن جسيماً مشحوناً قد سقط على النواة، فما الذي يمكن أن يحدث؟ سوف تثار النواة هنا ايضاً نتيجة لسقوط الجسيم المشحون عليها ويتم ذلك عن طريق تبادل فوتون وهمي بينها وبين الجسيم ومن ثم يمكن فهم الإثارة كتلك الناتجة عن سقوط الإشعاع على النواة.

يبين الشكل (1) إثارة النواة وانطلاق الإشعاع منها. في الشكل

(1 ، أ) نبين كيف يسقط الجسيم المشحون على النواة بحيث تكون طاقته أقل من حاجز كولوم الذي تولده شحنة النواة حولها ومن ثم فإن التفاعل الحادث بين الجيم والنواة يرجع فقط إلى قوة التنافر الكهربي ذات المدى الأطول من مدى القوة النووية المعقدة، وبالتالي فإننا نطلق على هذا التفاعل إثارة كولوم. وينتج عن التفاعل بين المجال الكهربي للجسيم المشحون والمجال الكهربي النووي انتقال الطاقة من الجسيم إلى النواة ومن ثم ترتفع هذه الأخيرة إلى مستوى إثارة معين يتناسب مع الطاقة الممتصة. إن هذا التفاعل هو تفاعل الإثارة Excitation Interaction. (هذا ما عبرنا عنه آنفاً بتبادل فوتون وهمي بين النواة والجسيم المشحون). كما أننا نلاحظ بصورة عامة بأنه يمكن أن يحدث تفاعل أيضاً بين المجال المغناطيسي للجسيم المشحون مع المجال النووي المغناطيسي. ولكن هذا التأثير سيكون مهملاً وذلك لأننا قد حددنا طاقة منخفضة للجسيم وذلك ليكون التفاعل الناتج خاص فقط بالقوة الكهربية وبالتالي سيكون المجال المغناطيسي الناتج صغيراً يمكن إهماله.

وحيث أن الطاقة صغيرة فإن مستويات الإثارة الناتجة ستكون هي المستويات الدنيا  Low-Lying states في النواة والتي تنتج بواسطة مجال رباعي القطب الكهربي Electric Quadrupole Field للجسيم المشحون الساقط على النواة. ومن ثم يشكل تفاعل كولوم إحدى الوسائل المتاحة لدراسة التركيب النووي في هذا المدى من الطاقة.

يستطيع أي جسيم مشحون أن شير النواة ولكن احتمالات الإثارة تزداد كلما زادت كتلة القذائف، وذلك لزيادة عددها الذري. سوف يتشتت الجسيم المشحون عن النواة تبعاً لنظرية التشتت لرذرفورد، حيث ينحرف عن مساره ويفقد جزءاً من طاقته ويترك النواة مثاره كما بينا.

أما النواة المثارة فسوف تتخلص من طاقة الإثارة بوسائلها الخاصة. ومن أهم هذه الوسائل انطلاق إشعاع كهرومغناطيسي (إشعاع γ) فيما يعرف بتفاعل الانبعاث Emission كما نبينه في الشكل (1، ب). كما ويمكن أن تتخلص النواة من هذه الطاقة عن طريق تفاعل التحول الداخلي وبالتالي يمكن قياس احتمال تفاعل إثارة كولوم إما بدراسة طاقة الجسيمات المشتتة عن النواة أو بقياس طاقة أشعة γ أو الكترونات التحول الداخلي الناتجة عن الإثارة.