Настоящий Курс лекций III планируется как часть общего курса под названием «Лекции по спиновым явлениям в ядерной физике».

Представляемый Курс лекций III посвящен описанию общего формализма, применяемого для рассеяния частиц со спином 1/2 на атомных ядрах. Главным  отправным положением является здесь общий формализм матрицы плотности, описанный Вольфенштейном (Wolfenstein). В итоге возникла теория, которую чаще всего называют теорией Вольфенштейна, хотя и другие авторы внесли в ее развитие значительный вклад. Особенно ясную и краткую форму ее изложения предложил Ольсен (Ohlsen).

Как известно, в ядерных экспериментах первоначально использовался пучок неполяризованных частиц, а рассеяние применялось для получения поляризации исходящих частиц. В дальнейшем исследователи стали изучать ядерные реакции и рассеяние, включая измерение лево-правой асимметрии (или анализирующей способности) с применением поляризованных пучков. Затем был проведен эксперимент, иногда называемый экспериментом по тройному рассеянию. В этом эксперименте первое рассеяние использовалось для поляризации пучка, второе служило для изучения эффектов рассеяния (или реакции) поляризованного пучка, а третье применялось для анализа поляризации конечных частиц. С появлением ускорителей для создания поляризованного пучка тройное рассеяние было заменено двойным рассеянием.

В конечном счете задача свелась к тому, чтобы получить как в расчетах, так и в эксперименте по упругому и неупругому рассеянию не только традиционные анализирующие способности, но и так называемые параметры спина. Именно в таком рассеянии удалось получить полные данные по параметрам передачи спина в нормальном (перпендикулярном), продольном и поперечном направлениях относительно падающего пучка.

Изучение процессов передачи поляризации в реакциях, вызванных нуклонами (включая неупругое рассеяние протонов), служит богатым источником информации как об эффективном взаимодействии, так и о ядерной структуре.

Определение спина как момента существует, вообще говоря, и для покоящейся частицы. Но для фотона, движущегося со скоростью света, не может вообще существовать система покоя, поэтому здесь можно судить лишь о полном моменте. В этом случае допустимо ввести «спин» и «орбитальный момент» формальным образом как вспомогательные понятия. Как мы показали в Курсе лекций II, в релятивистской теории орбитальный момент и спин движущейся частицы не сохраняются каждый по отдельности. Сохраняется лишь полный момент, представляющий сумму орбитального момента и спина. В итоге, строго говоря, не может сохраняться и проекция спина на какое-либо выделенное или заданное направление в пространстве (например, на некоторую ось z). Поэтому подобная проекция спина, по большому счету, не может служить выражением поляризационных (спиновых) состояний движущейся частицы, на что мы возлагали определенные надежды. Изучение процессов передачи поляризации в реакциях, вызванных нуклонами (включая неупругое рассеяние протонов), служит богатым источником информации как об эффективном взаимодействии, так и о ядерной структуре.

The lectures demonstrate that the density matrix is a compact method of specifying the polarization. In this regard, we consider here the density formalism of the beam and show that the density matrix of the beam is a very convenient tool for describing the scattering and polarization of protons by nuclei. Based on the presented formalism, we obtain expressions practically for all the observed quantities that we managed to extract in the experiment.

In this part of the Lecture Course we briefly describe the methodology for obtaining the triple scattering parameters introduced by Wolfenstein for the description of nucleon-nucleon and nucleon-nucleus scattering. In this description we are based primarily on the formalism developed, summarized and modeled by Ohlsen after that of Wolfensterin. 

Настоящий курс лекций III является продолжением Курсов лекций I и II автора. Он предназначается в качестве пособия для студентов, изучающих ядерную физику в университетах и технических вузах.