Chúng ta đã nói đến phản ứng hạt nhân, bây giò chúng ta sẽ xét xem các khả năng để xảy ra một phản ứng hạt nhân . Chúng ta biết rằng không phải cứ có một hạt đạn tới hạt nhân bia là có phản ứng hạt nhân xảy ra, mà khả năng xảy ra môt hản ứng hạt nhân chỉ có một xác suất nào đó mà thôi.
Ta hãy tưởng tượng mỗi hạt nhân X trong các hạt nhân bia được gắn với một tiết diện s gọi là tiết diện hiệu dụng theo hướng vuông góc với phương tới của hạt đan. Bia được xem như là rất mỏng để sao cho không có một hạt nhân nào bị che lấp bởi các hạt nhân khác, và nếu hạt đạn lọt vào tiết diện s này thì chắc chắn phản ứng hạt nhân xảy ra. ngược lại nếu hạt đạn không đi qua bất kỳ một tiết diện hiệu dụng s nào thì không có phản ứng hạt nhân xảy ra.
Giả sử có n1 hạt nhân đập vào bia trong đó chỉ có ns hạt đi qua các tiết diện hiệu dụng tức là tạo ra ns phản ứng hạt nhân. Vậy xác suất P để tìm một phản ứng hạt nhân có thể xảy ra bằng tỷ số: , tức là: .
Xác suất này cũng bằng tỷ số của tiết diện hiệu dụng toàn phần đối với tất cả các hạt nhân bia và diện tích toàn phần của bia: Nếu diện tích của bia là A, bề dày của bia lad d và số hạt nhân bia trên đơn vị thể tích là N thì tiết diện hiệu dụng toàn phần là s.N.A.d và xác suất P phản ứng bằng:
Vậy xác suất của phản ứng thì tỷ lệ với tiết diện hiệu dụng. Tiết diện hiệu dụng có giá trị thay đổi tuỳ theo phản ứng. Ngoài ra nó còn phụ thuộc cả vào năng lượng của hạt đạn tới. Đơn vị dùng đểđo tiết diện hiệu dụng gọi là bara.
1 bara = 10-24cm2 = 10-28 m2. 1 bara = 10cm = 10m.
Phép đo tiết diện hiệu dụng bằng thực nghiệm có một giá trị rất quan trọng vì giá trịσđo được sẽ cho ta biết xác suất của phản ứng xảy ra. Trong các thí nghiệm, khi cho hạt a đơn năng đập vào bia, người ta đo σ bằng cách xác định số hạt b bay ra hay là số hạt nhân sản phẩm Y được tạo thành, để từđó tìm σ.