Ядерные реакции. Основные понятия и общие свойства
Основные понятия и общие свойства
Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, вызванные взаимодействием их друг с другом или с элементарными частицами (в том числе и с g - квантами).
В экспериментальных установках обычно более тяжелая из взаимодействующих частиц покоится (частица-мишень или ядро-мишень), а более легкая на нее налетает (частица-снаряд). Для осуществления реакций с ядрами используются разнообразные частицы: протоны, нейтроны, альфа - частицы, фотоны, электроны, тяжелые ионы, а также различные мезоны (см. п.5.3.3.), нейтрино и другие частицы. В качестве мишеней могут использоваться любые достаточно долго живущие ядра, а также протоны. Нейтронных мишеней не существует.
Но в ускорителях на встречных пучках обе сталкивающиеся частицы движутся, так что разделение на мишень и снаряд теряет смысл.
Для записи ядерных реакций используется несколько способов. Наиболее наглядной и универсальной является следующая символическая запись
X + a ® Y + b,
где X и Y - исходное (мишень) и конечное (продукт) ядра,
a и b - бомбардирующая (исходная) и испускаемая
(конечная) частицы в реакции.
Часто используются более короткие формы записи:
Х (а, b)Y или (а, b).
Например, символ (p, n) означает реакции выбивания нейтрона протоном из некоторого ядра.
Эффективность ядерной реакции характеризуется эффективным сечением данной реакции:
s = dN / N n dx ,
где N - число частиц-снарядов, падающих за единицу времени на единицу площади поперечного сечения вещества, содержащего ядра - мишени (см.рис.3.1.);
n - число исходных ядер-мишений в единице объема вещества;
dN - число исходных ядер, вступающих в реакцию в слое вещества толщиной dx.
Рис.3.1
Произведение ndx определяет число ядер-мишеней, приходящихся на единицу бомбардируемой поверхности.
Эффективное сечение s имеет размерность площади и определяет вероятность ядерной реакции. Единица s ядерных процессов - барн (1 барн = 10-28 м2).
При одних и тех же начальных условиях ядерная реакция может идти различными способами. Возможные схемы протекания ядерной реакции называются каналами реакции, а начальный этап реакции - входным каналом. Например, при столкновении протона с ядром могут произойти такие процессы:
p+ Li упругое рассеяние
p+ Li неупругое рассеяние с переходом ядра лития в возбужденное состояние Li*.
p + Li ® a + a
a + a + g
и т.д.
Различным каналам соответствуют различные эффективные сечения.
Ядерные реакции нужны для различных целей:
· для получения информации о свойствах новых изотопов, новых частиц;
· для использования внутриядерной энергии;
· для получения радиоактивных изотопов.
Дата добавления: 2015-07-24; просмотров: 933;