Законы сохранения для ядерных реакций

Ядерная реакция возможна, если она не запрещена всей совокупностью законов сохранения.

Закон сохранения электрического заряда: суммарный электрический заряд частиц вступающих в реакцию равен суммарному электрическому заряду продуктов реакции

или (1.51)

где Q_A -заряд ядра A, q_a - заряд частицы a.

Закон сохранения числа нуклонов (массового числа А) выполняется в ядерных реакциях без образования античастиц.

Пример. Для реакции , закон сохранения числа нуклонов 2+3=4+1 (верхние индексы нуклидов), закон сохранения электрического заряда 1+1=2+0 (нижние индексы нуклидов).

Закон сохранения момента импульса: суммарный момент импульса входного канала ядерной реакции равен суммарному моменту импульса выходного канала. Для реакции с образованием составного ядра

(1.52)

где i_a -спин частицы a, I_A спины ядра A, L_Aa -орбитальный момент импульса пары Aa частица+ядро, характеризующий их относительное движение.

Закон сохранения четности: четность входного канала равна четности выходного канала. Для реакции , поскольку четность мультипликативная величина, получаем

(1.52)

где П_А -внутренняя четность ядра А.

Закон сохранения четности не выполняется в слабых взаимодействиях.

Закон сохранения изотопического спина: изотопический спин входного канала равен изотопическому спину выходного канала.

(1.53)

В сильных взаимодействиях сохраняется третья проекция изотопического спина

. (1.54)

Закон сохранения импульса: релятивистский импульс входного канала равен релятивистскому импульсу выходного канала:

(1.55)

Закон сохранения энергии для реакции : полная релятивистская энергия входного канала равна полной релятивистская энергия выходного канала

(1.56)

где -энергия покоя входного канала, -кинетическая энергия входного канала, (обычно Т_А = 0), - энергия покоя выходного канала, - кинетическая энергия выходного канала.

Энергией ядерной реакции называется разность энергий покоя входного и выходного канала или (обратите внимание!) разность кинетических энергий выходного канала и входного канала

. (1.57)

Если Q>0, E₀₁>E₀₂, T₁<T₂ то ядерная реакция экзоэнергетическая, происходит с выделением энергии, кинетическая энергия налетающей частицы любая.

Если Q<0, E₀₁<E_02, T₁>T₂ то ядерная реакция эндоэнергетическая, идет с поглощением энергии. Реакция происходит только при кинетической энергии налетающей частицы выше порогового значения.

Если Q=0, E₀₁=E₀₂, T₁=T_2, то это реакция упругого рассеяния.