Экзотермическая реакция может идти при сколь угодно малой энергии сталкивающихся частиц. Напротив, эндотермическая реакция может идти только тогда, когда энергия сталкивающихся частиц превосходит некоторое минимальное значение. Это минимальное значение энергии, начиная с которого эндотермическая реакция может идти, называется порогом реакции. Существенно заметить, что порог реакции измеряется всегда в лабораторной системе координат, в которой частица-мишень покоится. Что касается величины Q, то она связана только с относительным движением реагирующих частиц. Кинетическая энергия, связанная с движением центра масс системы частиц, сохраняется и в реакции не участвует. Напротив, она оказывает существенное влияние на величину E. Поэтому порог реакции E вообще говоря, не совпадает с энергией эндотермической реакции Q.
Возьмем, например, две одинаковые частицы, движущиеся навстречу друг другу с одинаковыми, но противоположно направленными скоростями. В этом случае центр масс системы находится в покое. Он останется в покое и после столкновения. Пусть в результате столкновения частицы сливаются в одну частицу (неупругое столкновение). Она будет находиться в состоянии покоя. На образование этой частицы затрачивается энергия, равная сумме кинетических энергий сталкивающихся частиц. Предположим, что это минимальная энергия, при которой слияние частиц возможно. Тогда реакция будет эндотермической и будет иметь порог. Пусть теперь одна частица покоится, а другая на нее налетает с той же относительной скоростью. Тогда реакция и энергия эндотермической реакции останутся прежними, но не вся начальная кинетическая энергия пойдет на превращение. Останется еще кинетическая энергия движения центра масс. Таким образом, порог реакции больше энергии эндотермической реакции.

 

* * *

Пороговые явления в ядерных реакциях предоставляют уникальную возможность детального изучения структуры ядер в области энергий рождения новых частиц и открытия новых каналов реакции. Вблизи порога происходит радикальная внутренняя перестройка ядерной системы и, как следствие, резкое изменение энергетической зависимости физических параметров ядра.
Энергетические пороги реакций являются критическими точками состояния ядерного вещества. Наиболее ярко пороговые нерегулярности проявляются в экспериментах с ядрами 1p - оболочки. В области средних и тяжелых ядер проследить закономерности вблизи порогов значительно сложнее, хотя и здесь наблюдается аномальное поведение сечений в области порога аналоговых каналов.
С точки зрения теории ядра определение всех интегралов перекрытия волновой функции системы решает задачу ее восстановления, если известна ее энергетическая зависимость. Строгое аналитическое выражение функции от энергии вблизи энергетических порогов реакций можно получить с помощью микроскопической теории ядерных реакций Фешбаха, на основе которой построена разработанная нами теория пороговых явлений.
Главное достоинство теории пороговых явлений заключается в том, что с ее помощью можно определить энергетическую зависимость физической величины в аналитическом виде. Параметры волновой функции системы имеют ясный физический смысл и определяются интегралами перекрытия волновых функций каналов реакций. Анализ экспериментальных данных с помощью этого подхода дает возможность извлечь богатую информацию о волновых функциях каналов реакций и ядерных взаимодействиях, механизме реакций, квантовых характеристиках состояний и характеристиках распада ядер. Другие известные методы исследования ядер не могут соперничать по количеству и точности получаемой информации с описанным пороговым методом.

 

Нейтронная терапия в последние годы привлекает все возрастающее внимание благодаря высокой биологической эффективности нейтронов при взаимодействии с клетками злокачественных образований. Она реализуется в двух вариантах: нейтронозахватная терапия и терапия быстрыми нейтронами (ТБН). Особенно перспективной представляется бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ), поскольку в настоящее время синтезированы содержащие изотоп бора фармпрепараты, которые после введения в кровь пациента создают концентрацию изотопа в опухолевой ткани в 3 раза большую, чем в здоровой ткани, что обеспечивает возможность избирательного поражения раковой опухоли.
В настоящем проекте предполагается осуществлять генерацию нейтронов путем сброса интенсивного протонного пучка на литиевую мишень. Отличительной особенностью данного проекта является работа в двух режимах: у порога реакции при энергии протонов 1,883, 1,890 МэВ, когда благодаря кинематической коллимации пучок нейтронов имеет хорошую направленность вперед и необходимый для БНЗТ спектр в области энергий 30 кэВ с высокой эффективностью использования протонов, и при энергии протонов 2,5 МэВ, когда максимум спектра нейтронов смещается до энергии 790 кэВ, необходимой для ТБН, а для БНЗТ нейтронный пучок формируется с помощью замедлителей и коллиматоров. Также отличительными особенностями данного проекта являются получение 40 миллиамперного протонного пучка, обеспечивающего время экспозиции в десятки минут для достижения необходимой терапевтической дозы 20 Гр и использование ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией, а не ускорителя прямого действия.