Ядрените реакции са класифицирани. Класификация и механизми на ядрените реакции

ТУРЧИКА Н.В. Физика в задачите за влизане в университети - m.: Onyx, 2008. - 768 в.
ISBN 978-5-94666-452-3.
Изтегли (пряка връзка) : fizvzadachdlyapostvvuzi2008.pdf Предишен 1 .. 157\u003e .. \u003e\u003e Следващ

20.5.7. С резонансната дръжка на неутрон, уран изотоп 292U се формира от радиоактивния изотоп на уран 239U. Той изпитва P-разпад и се превръща в изотоп на трансюранския елемент на NEPTUNE 2 ^ NP. Нептун е P-радиоактивен и завъртане

в плутоний 94pu, който играе съществена роля в получаването на ядрена енергия. Запишете описаните ядрени реакции.

20.5.8. Повечето ядрени реакции могат да отидат по няколко начина, които са получили името "реакционни канали". Например, когато облъчването на литиев изотоп, 71 протони могат да се регистрират

398
: а) две идентични ядки; б) ерилий берилиев изотопна сърцевина и неутрона. Напишете реакциите на посочените "реакционни канали".

20.5.9. Напишете липсващите обозначения в следните реакции:

h 27 .., 1 А, 4tt ... 56 - и "56", 1

а) 13ai + 0 n ^ z x + 2 той; b) 25mm + z x ^ 26 ° + 0 n;

А 1 22 4 26 2 2

c) zx + ih ^ NNA + 2HE; г) 13AL + Y ^ 12 mg + ZX *

20.5.10. Runfords елемент има, облъчващ плутоний

94pu Neon 10Ne Nuclei. Напишете реакцията, ако знаете, че се образуват повече от четири неутрона.

20.6. Енергия на ядрената реакция

20.6.1. Определете енергията на 3LI + 1H ^ 24he ядрена реакция.

20.6.2. Определи термични ефекти Следните реакции:

а) 3li + 1p ^ 4be + 0N; б) 4be + 0n ^ 4be + y;

7 4 10 1 16 2 14 4

в) 3li + 2a ^ 5b + 0N; d) 8o + 1 d ^ 7n + 2a.

20.6.3. Каква минимална енергия трябва да има частица

за да приложите 3li + 2HE ° 5B + 0N ядрена реакция?

20.6.4. Намерете y-quanta енергия, излъчвана с ядрена енергия

23 реакции 1Н + n ^ 1H + Y.

20.6.5. Когато експлодира водородни бомби Темалидната реакция на образуването на 4HE хелий атоми от DATERY 1H и тритий 1H се тече.

Напишете ядрена реакция и определете неговата енергия.

20.6.6. Определете енергията на ядрената реакция 4BE + 1H ^

^ 14be + ^ h. Каква енергия се освобождава, когато пълна реакция Берилий маса m \u003d 1 g?

20.6.7. Термонуклеарна реакция 1Н + 2HE ^ 4HE + ^ p идва с емисиите на енергия E1 \u003d 18.4 MEV. Каква енергия ще бъде удължена

3he + 2HE ^! HE + 2 ^, ако 2he основната масова дефект е

Am \u003d 0.006 A.m.m. Повече от ядрото 1 час?

399
20.6.8. Използването на дефиницията на комуникационната енергия, показват, че енергията, необходима за разделянето на клавиша C на ядрото А и Б, може да бъде представена като: EAB \u003d EC - (EA + EB), където EA, EB, EC - комуникационната енергия на съответните ядра. Определете енергията, необходима за разделяне на кислород 16o ядрото върху а-частицата и въглеродната ядки 12с. Комуникационна енергия: E16 ^ \u003d 127.62 Mev, EA \u003d 28.30 MeV, E12 ^ \u003d

92.16 MEV.

20.6.9. С 3li + 1H ^ 3li + 1R реакция, енергията Q \u003d 5.028 MEV се освобождава. Литиева ядро \u200b\u200bсвързваща енергия E1 \u003d 39.2 MeV, деутерий E2 \u003d 1.72 MEV. Определят масата на литиевото ядро.

20.6.10. Когато се разделят ядрата с специфична залежища енергия є \u003d 8.5 mev / nukl, се образуват два фрагмента - един с масов номер ai \u003d 140 и специфичната енергия на комуникация єї \u003d 8.3 meV / NUCL, а другата - с масов номер A2 \u003d 94 и специфичната енергия на комуникация є2 \u003d \u003d 8.6 MeV. Оценете количеството на топлината, която се освобождава при разделянето на масата m \u003d 1 g от първоначалните ядра. Броя tr \u003d mn \u003d

1,6724 10-27 кг.

20.6.11. Като се има предвид, че в един акт за разделяне на ядрото на уран 235U, енергията на EO \u003d 200 MEV се освобождава, определя енергията, освободена по време на изгаряне m \u003d 1 кг уран, и маса от каменни въглища Mi еквивалент на 1 кг уран.

20.6.12. При разделянето на ядрото на уран 235U, енергията Q \u003d 200 MEV е освободена. Какъв дял от енергията на уранската мир е екскретираната енергия?

20.6.13. Определете масовата консумация на ядрено гориво 235U в ядрения реактор на атомната електроцентрала. Топлинна мощност на електроцентралата Р \u003d 10 MW; Неговата ефективност n \u003d 20%. Енергия, пусната в един акт на разделяне, Q \u003d 200 MeV.

20.6.14. Намерете силата на ядрената енергетика, консумирана на ден m \u003d 220 g уран изотоп 235U и имащ ефективност n \u003d 25%. Възможно е в един акт на дивизия 235U, енергията Q \u003d 200 MEV е освободена.

20.6.15. За алуминиево топене, енергията, освободена по време на позитрон P-разпадането на въглеродни изотопи 11с, всеки от ядрото на въглерод яде един позитрон. Дезинтеграционните продукти не са радиоактивни. Колко въглерод 1i1c се изисква

извършване на топене m \u003d 100 t алуминий на І \u003d 30 min, ако първоначалната температура на алуминий 0o \u003d 20 ° С?

20.6.16. Натрий и на теглото m \u003d 10 g, изпитвайки електронно Р-разпад, поставен в ампула към резервоар, съдържащ

400
M \u003d 1000 тона вода. Дезинтеграционните продукти не са радиоактивни. Период на

lurasmad натрий t \u003d ^ ден. Колко степени ще увеличат температурата на водата в първия ден от началото на натрий?

20.6.17. Polonium 84p0 се разпада с излъчване на частица

и образуването на водещи ядра. Дезинтеграционните продукти не са радиоактивни. Полоние на полуживота t \u003d 140 дни. Какъв лед, взет при температура 0 \u003d 0 ° С, може да се стопи, като се използва енергията, която се освобождава по време на разпада m \u003d 10 g полоний по време на t \u003d 35 дни?

20.7. Ядрени реакции и закони за опазване

20.7.1. Гребането на ядрото на полоние 84p0 хвърли частица с кинетична енергия EK \u003d 5.3 MeV. Определете кинетичната енергия на ядрото на откат и общата енергия, отличена с разпадането.

Ядрените реакции са превръщането на атомните ядра, когато взаимодействат с елементарни частици (включително с Y-кванти) или един с друг. Най-често срещаният тип ядрена реакция е реакцията, написана символично, както следва:

където x и y са оригинални и крайни ядра, но и Б. - бомбардиране и емитира (или емитирано) в реакцията на ядрената частици.

Във всяка ядрена реакция се извършват законите за съхранение и масовите номера: \\ t такса за сума (масов) броят на ядрата и частиците, влизащи в ядрената реакция, е равен на количеството на зареждане (маса) брой крайни продукти (ядра и частици) на реакцията. Извършени и също закони за енергоспестяване, импулс и момент на инерция.

За разлика от радиоактивния разпад, който винаги протича с освобождаването на енергия, ядрените реакции могат да бъдат едновременно екзотермични (с освобождаване на енергия) и ендотермично (с абсорбция на енергия).

Важна роля в обяснението на механизма на много ядрени реакции се играе от N. BOHR (1936), че ядрените реакции продължават в два етапа съгласно следната схема: \\ t

Първият етап е припадъкът на ядрото X частица А, приближавайки се към обхвата ядрената енергия (приблизително 2 10 15 m) и образуването на междинно ядро \u200b\u200bс композитен (или съединение ядро). Енергията на частиците полетя в ядрото, бързо се разпределя между нуклените на композитното ядро, в резултат на което се оказва, че е в възбуденото състояние. В сблъсъка на нуклените на съединението, една от нуклеоните (или тяхната комбинация, например, деутерон - водороден героично ядро \u200b\u200b- деутерий, съдържащ един протон и един неутрон) или cx частица може да получи енергия, достатъчна за заминаване от ядрото. В резултат на това е възможно вторият етап на ядрената реакция - разпадането на композитното ядро \u200b\u200bвърху ядрото на Y и частицата Б.

Класификация на ядрените реакции

От естеството на страните, участващи в реакциите:

• реакции под действието на неутроните;
• Реакции при действието на заредени частици (например протони, (х-частици).

От енергията на причиняване на частици:

• Реакции при ниски енергии (ред на ЕВ), които се срещат главно с участието на неутрони;
• реакции при средни енергии (донякъде MEV), които се провеждат с участието на органи и заредени частици;
• Високи енергийни реакции (стотици и хиляди MeV), което води до раждането на липсващите в свободното състояние елементарни частици и има голямо значение За тяхното изследване.

От естеството на сърцевините, участващи в реакции:

• Реакции на леки ядра (50);
• Реакции на средно ядра (50 a
• Реакции върху тежки ядра (... 150).

От естеството на ядрените трансформации, които се случват:

• Реакции с неутронна емисия;
• Реакции с излъчване на заредени частици. Първо в историята ядрена реакция (Rangeford; 1919)

11.1. Определение и класификация на ядрените реакции. Има различни интерпретации на термина ядрени реакции. В един широк смисъл, ядрената реакция се нарича никакъв процес, започващ с сблъсък на две, рядко няколко, частици (прост или сложни) и като правило, като правило, с участието на силни взаимодействия. Това определение отговаря и ядрени реакции В тесния смисъл на думата, при които процесите, започващи с сблъсък на проста или сложна частица (нуклеон, α- частица, γ-квантура) с ядрото. Имайте предвид, че дефиницията на реакцията отговаря на специален случай и разсейването на частиците. По-долу са показани два примера за ядрени реакции.

Исторически, първата ядрена реакция (Ръдърфорд, 1919 - откриването на протона):

α + 14 N → 17 O + r.

Откриване на неутрон (Чадуик, 1932):

α + 9 ve → 12 s + н.

Изследването на ядрените реакции е необходимо за получаване на информация за свойствата на новите ядра и елементарни частици, развълнувани от състоянията на ядрата и др. Не трябва да забравяме, че в микрометъра поради наличието на квантови модели на частица или ядрото не можете да "видите". Следователно основният метод за изучаване на микроектиките е изследването на техните сблъсъци, т.е. ядрени реакции. При прилагане на отношения са необходими ядрени реакции за използване на ядрената енергия, както и за получаване на изкуствени радионуклиди.

Ядрените реакции могат да възникнат в естествени условия (например в червата на звездите или в космически лъчи). Но тяхното изследване обикновено се извършва в лабораторни условия, на експериментални инсталации. За да се извършат ядрени реакции, е необходимо да се обединят частици или ядки с ядра до разстоянието на радиуса на ядрената енергия. Подходът на заредените частици с ядра е възпрепятстван от бариерата на кулоба. Следователно, за прилагане на ядрените реакции върху заредените частици ускорителиВ които частиците, които ускоряват в електрическото поле, придобиват енергията, необходима за преодоляване на бариерата. Понякога тази енергия е сравнима с енергията на лечението на частици или дори го надхвърля: в този случай движението е описано от законите на релативистичната механика. В конвенционалните ускорители ( линеен ускорител, циклотрон и т.н.) По-тежката от две акумулаторни частици, като правило, почива и по-лесно мухи. Частицата на хората се обади мишена (английски - Мишена). Летящи, или бомбардиране, частиците в руското специално име не са получили (в английски език Терминът снаряд се използва - снаряд). В ускорители на броящи греди ( колиндър.) Двете достъпен се движат, така че разделянето на целта и пакета на частиците на трептенията губят значението му.

Енергията на заредената частица в реакцията може да бъде по-малка от височината на бариерата на кулоба, тъй като е в класическите експерименти на J. Kokkroft и E. Walton, който през 1932 г. е извършил изкуствено разцепване на литиеви ядра чрез бомбардировка от тях Ускорения протони. В техните експерименти проникването на протон в целевото ядро \u200b\u200bсе е случило чрез настройка чрез потенциалната бариера на Куломката (виж лекция 7). Вероятността за такъв процес, разбира се, е много малък поради малката прозрачност на бариерата.

За символично записване на ядрените реакции има няколко начина, две от които са показани по-долу:

Комбинация от сблъскване на частици в определено квантово състояние (например, r. и 7 ли) се обади входящ канал ядрена реакция. При сблъсъци от същите частици (фиксиран входен канал), в общия случай могат да се появят различни реакционни продукти. Така, в сблъсъци на протони със 7 ли, реакции 7 li ( пс., 2а), 7 li ( пс., н.) 7 be, 7 li ( пс., д.) 6 BES и други. В този случай те говорят за конкурентни процеси или за комплекта изходни канали.

Често ядрените реакции се записват в още по-къса форма: ( а., б.) - т.е. Показва само светли частици и без да сочи ядрата, участващи в реакцията. Например запис ( пс., н.) означава избиване на протонен неутрон от всяко ядро, ( н., γ ) - Неутронно абсорбционно ядро \u200b\u200bс емисии γ -Kvanta и др.

Класификация на ядрените реакции Може да се извърши на следните признаци:

I. По вид процес на процедура

1) Заснемане на радиация: ( н., γ ), (пс., γ )

2) Ядрен фотоактивен ефект: ( γ , н.), (γ , пс.)

3) реакции на нуклеон-нуклеон:

а) разбиване на нуклеон или група нуклеони ( н., Пс.), (пс., α) и т.н.

б) "изпаряване" на нуклеоните ( пс., 2н.), (пс., 2пс.) и т.н.

в) смущения ( д., Пс.), (д., Н.) и пикап ( пс., Д.), (н., Д.)

4) разделение: ( н., е.), (пс., е.), (γ , е.)

5) Синтез (сливане)

6) Нееластично разсейване: ( н., н ')

7) еластично разсейване: ( н., Н.)

II. Въз основа на екскреция или абсорбция на енергия

1) екзотермични реакции

2) Ендотермични реакции

III. Върху енергията на бомбардировките

1) малки енергии (< 1 кэВ)

2) средни енергии (1 kev-10mev)

3) висока енергия (\u003e 10 mev)

IV. От теглото на бомбардираните ядра

1) върху леки ядра ( НО < 50)

2) в средните сърце (50< НО < 100)

3) върху тежки ядра ( НО > 100)

V. по вид бомбардировките частици

1) върху заредени частици ( пс., д., α и по-тежки йони)

2) на неутрон

3) на фотони (фоточувствителни реакции)

11.2. Закон за енергоспестяването. За ядрената реакция на общата форма

А. + Б. → ° С.+ D + E + ...

ние пишем закона за опазване на енергията чрез енергията на мира и кинетичните енергии:

Стойност Q., Определено като разликата в енергията на почивка:

наречен реакционна енергия. Очевидно е това

Ако Q. \u003e 0, тогава такава реакция се нарича екзотермични. В такъв случай Q. - това е разликата в кинетичните енергии на всички участници в реакцията преди и след разширяването, определено в координатната система, свързана с центъра на инерцията (SCI, или. \\ T с-Система). Екзотермичната реакция може да отиде с всякаква стойност на кинетичната енергия на сблъскването на частиците, включително и на нула.

Ако Q. < 0, то реакцию называют ендотермален. Реакцията на обратната екзотермична реакция винаги е ендотермична и обратно. Стойност - Q.в с-Система- това е минималната кинетична енергия за сблъскване на частици, при които реакцията все още е възможна, или, праг реакции.

При преминаване към лабораторната координатна система (фиг. 11.1), LSK или просто l-system.в който един от реагиращите частици е почивка - целевата стойност на прага на реакцията E. увеличава, защото Част от кинетичната енергия преминава към движението на центъра на инерцията за реакцията. Всъщност кинетичната енергия на движението на инерцията на центъра може да бъде произволно голяма, но ако частиците почиват един спрямо друг, реакцията няма да отиде.

За определяне на прага на реакцията l-system. Използваме факта, че масата и затова енергията на почивка е инвариантност. Стойността е независима от избора на координатна система. Като , за всеки брой частици

Ако целта в разглежданата реакция е частица В, след това Б. L-system.

В с-Система

Както бе споменато по-горе, прагът в с-Система Съответства на раждането на частиците От, Д. и т.н. с нулеви кинетични енергии, т.е. и т.н. и . Инвариантна маса Б. l-system.

Маса, отговарящ на масата с-Система

Ако сега приравните двете инварианти, тогава

. (11.3)

Така прагът на ендотермичната реакция винаги е по-голям от енергията на обратната екзотермична реакция Q.. Както може да се види от получения израз, прагът на ендотермичната реакция е по-нисък от още маса мишена.

11.3. Ролята на орбиталния момент.Момента на пулса на частицата с инерция r.задвижвано от фиксирано ядро \u200b\u200bе равно pB.където б. - параметър за цел. Според класическите идеи реакцията може да се появи само в случаите, когато този целеви параметър е по-малък от радиуса на ядрените сили, т.е. б. < R.. В квантовата механика, стойността на орбиталния момент

(- de brogly дължина на вълната). Тогава трябва да има неравенство

. (11.4)

За неутрон с енергия T. \u003d 1 mev, т.е. Сравнете с размерите на ядрото. За неутрони и протони с по-малко енергия, тя е много по-голяма. Така за частиците на малки и средни енергии се извършва неравенство (11.4), строго говорене, само при условие л. \u003d 0 (по-рядко л. = 1).

Като се вземат предвид квантовите свойства на системата, реакцията е възможна по принцип за всеки л.Но вероятността от реакцията спада рязко, ако съотношението (11.4) не се извършва. Причината е, че неутроните в този случай трябва да преодолеят центробежната бариера. Но, както е показано при разглеждането на емисиите на γ-Quanta Nuclei (лекция 9), коефициентът на прозрачност на центробежната бариера

,

тези. рязко намалява с увеличаване л.. Ако сближаването на дългите вълни престане да се извършва (т.е. бомбардировките имат много висока енергия), взаимодействието е възможно с л.различни от нула.

11.4. Секция и добив на ядрена реакция.Количествено описание на ядрените реакции по отношение на квантова механика Може би само статистически. В което е фундаментално, е възможно да се говори само за вероятността от самия акт на реакцията. Най-вероятните характеристики на ядрените реакции са раздел и изходчието определение е дадено по-долу. Да предположим, когато падате поток от частици НО На тънка (но макроскопична) цел, съдържаща ядки В, той се формира в него dN S. ядки От (Фиг. 11.2). Тази сума е пропорционална на броя на частиците НО, целеви плътност на частиците n B. (M-3) и дебелина на целта dX. (m):

.

Раздел Реакции НО + В → От + ··· се определя, докато коефициентът на пропорционалност, т.е.

, (11.5)

От дефиницията (11.5) следва, че секцията има измерение на района (m 2). В ядрената физика 1 се използва като единица секция барн: 1 b \u003d 10 -28 m 2.

Ясна част може да се разглежда като ефективна целева област, попадаща в която частицата причинява необходимата реакция. Но поради вълновите свойства на частиците, такава интерпретация има ограничена област на приложимост. В края на краищата, от гледна точка на квантовата механика за частица, има вероятност за ненулева, без да се отклонява през зоната, в която силите действат върху него. Тогава действителното напречно сечение на реакцията ще бъде по-малко от напречното сечение на зоната, в която се осъществява взаимодействието. В този случай по аналогия с оптиката се нарича целевото ядро частично прозрачен, или грей.

В реални физически експерименти не винаги е възможно да се измери реакционното напречно сечение. Директно измерената величина е изход Реакции, определени като част от частиците на лъча, които са влезли в реакцията с целевите ядра. Изразява добива на реакцията чрез напречното си сечение, при условие че последният остава постоянен, когато частиците на инциденти преминават през целта. Брой ядки Отобразувани в тънък слой цел в резултат на реакция с частици НОдобре

,

където Н. 0 - Обща частица НОв слой дебел dX., N A. - броя на частиците под слоя без реакция. Оттук . След това, в съответствие с (11.5),

Брой частици НОкойто преминава целевия слой на крайната дебелина х., намерете интегрирането на това уравнение:

,

Използване на определението за реакционен изход като част от частици, които са преживели трансформацията, ние откриваме това

Тънка мишена Съответства на малък в сравнение с експоненциалния показател. В този случай разлагането (11.6) в поредица от Тейлър дава

11.5. Механизми на ядрените реакции.В допълнение към класификацията, дадена в параграф 11.1., Ядрените реакции се различават във времето и във връзка с това чрез механизма на техния поток. Като временен мащаб е удобно да се използва ядрено време - времето на участника на частиците през ядрото: τ i. = 2R./в.≈ 10-22 ° С (стр. 2.2). Очевидно е това τ отрова - минималното време, необходимо за завършване на елементарния акт на самия бърз отговор.

Ще използваме следната класификация на реакциите от потока. Ако времето на елементарния акт tr. ≈ τ отроватакива реакции се наричат прав. В случай на директни реакции на частиците а. предава енергия на един или повече нуклеонови нуклеони А., след което те веднага напускат ядрото, нямат време да обменят енергия с останалите:

а. + А. → б. + Б..

Ако tr. >> τ отрова, след това реакцията преминава през етапа на образование съставно ядро:

а. + А. → От* → б. + Б..

Идеята за композитното ядро \u200b\u200bе въведена във физиката на Н. Борок през 1936 г. Композитното ядро От * - възбудена ядро Оти енергията на възбуждане

(11.7)

където T A.- Кинетична енергия на частиците но, W A. - енергия на отделяне от ядрото От. Между тях се разделя енергията на възбуждане НО+ но Нуклеони на композитното ядро \u200b\u200bи средно един нуклеон трябва

. (11.8)

Така всяка от нуклените поотделно енергията е недостатъчна за заминаване. В резултат на множество сблъсъци на частиците но "Объркан" в ядрото и губи своята индивидуалност. Само чрез време tr.>> τ отрова В резултат на случайно преразпределение на енергия, достатъчно количество може да се концентрира върху една от нуклеоните (или групата нуклеон). В този случай нуклеонът (групата на нуклеоните) оставя композитното ядро \u200b\u200b- това се случва.

Приблизително оценяват средния живот на комбинираното ядро От *може да бъде както следва. Ще приемем, че веднага след сблъсъка на частиците се извършва разпределението н. Енергия на възбуждане Quanta. е. еднодузантни степени на свобода. Общият брой на възможните разпределения е равен

. (11.9)

Изходът на формула (11.9) може да бъде илюстриран със следната визуална схема: - разпределение н. квантово кръст е. Клетки, отделени един от друг е.минус от нрав. Общия брой на пермутациите (т.е. общият брой на състоянията на системата) на всички кръстове и цялата тяга е равна ( н.+ f -един)! Въпреки това, пермутациите на кръстосаните кръстове и само мислите, чиито числа са равни н.! и ( f -един)! Съответно, не водят до нови държави. В резултат на това истинският брой държави се оказва в н.!(f -един)! Веднъж по-малък.

Ще се обърнем допълнително за простотата на разсъжденията, че реакцията на отпътуването на нукленото се случва под действието на ниски енергийни частици, така че E * ≈ W A.. След това да текат реакцията, за да фокусира всички Н. Quanta за една степен на свобода, броят на държавите в този случай е просто равен е.. Поведение w. = е./г. и ще определи вероятността от излитане на нуклеон от композитното ядро, т.е. реакции.

Нуклеон, свързваща енергия с ядрото е средно около 8 MeV. Мащабът на възбуждащата квантов е около 0.5 MeV. Тогава н.\u003d 8 mev / 0.5 mev \u003d 16. Като се има предвид, че в резултат на реакцията клонът нуклеон е най-вероятно само от външната обвивка, можете да поставите е. ≈ н.. Да го заменим (11.9), ще открием това

За н.\u003d 16 имам w. \u003d 5 ∙ 10 -8. Промените в състоянието на ядрото се появяват с честота 1 / τ отроваследователно постоянно гниене на композитното ядро λ s * = w. /τ отроваи средния живот τ s * \u003d1/ λ s * - около 10 -14 p. Толкова наистина τ s *>> τ отрова.

Може да се отбележи, че композитното ядро \u200b\u200bне е фундаментално различно от радиоактивното ядро. Тя също се стреми да загуби енергия поради възможните условия на процеса. Един от тези процеси (пропастта на нуклеон) вече е разгледан по-горе. За композитно ядро \u200b\u200bможе да има едновременно няколко канала за разпадане. В допълнение, преходът към земното състояние може да възникне в резултат на емисиите на γ-квантовата (такава реакция се нарича радиационен улавяне). Мигането на ядрото на γ-Quanta се появява под действието на електромагнитните сили, т.е. В ядрена скала е доста бавна (след 10 -11 -10 -7 s - виж клауза 9.3). По този начин реакциите на радиационното улавяне също минават през композитното ядро.

Напречното сечение на реакцията, преминаваща през композитното ядро, може да бъде написано като

, (11.11)

където w B. - Вероятност за разпадане на композитното ядро via B., и

Нарича се зависимостта на напречното сечение на ядрената реакция от кинетичната енергия на частиците на трептенията функционално възбуждане.

Подобна информация.

В общ Ядреното взаимодействие може да бъде написано във формата:

Най-често срещаният тип ядрена реакция е взаимодействието на леки частици а. с ядро Х., в резултат на което се образува частица б. и ядро Y.. Той е написан символично по този начин:

Ролята на частиците а. и б. Най-често неутрон н., Протон пс., Deuteron. д., α-частица и γ-квантовата.

Процесът (4.2) обикновено е двусмислен, тъй като реакцията може да отиде няколко конкурентни метода, т.е. Частиците, родени в резултат на ядрена реакция (4.2), могат да бъдат различни:

.

Понякога се наричат \u200b\u200bразлични възможности на ядрената реакция във втория етап реакционни канали. Началният етап на реакцията се нарича входния канал.

Двата неотдавнашни реакционни канала се отнасят до случаи на нееластично ( А 1. + а.) и еластичност ( А. + а.) Ядрено разсейване. Тези конкретни случаи на ядрено взаимодействие се различават от други факти, че реакционните продукти съвпадат с реакционните частици и с еластично разсейване не само видът на ядрото се поддържа, но и неговата интериорКогато в нееластичното разсейване вътрешното състояние на ядрото се променя (ядрото отива в възбудено състояние).

Фигура 4.1. Качествена зависимост. Вероятността за разпадане на ядрото на енергия.

При изучаване на ядрена реакция, идентифицирането на реакционните канали е от интерес, сравнителната вероятност за нея в различни канала при различни енергии на инцидентни частици. Ядките могат да бъдат в различни енергийни държави . Състоянието на стабилно или радиоактивно ядро, което съответства на минималната енергия (маса) E 0. наречен основен. От квантовата механика е известно, че между състоянието на държавата и времето на живота се извършва съотношението на Гайсенберг: ΔE \u003d ћ / Δt,

Развълнувани ядки различни видове Енергийни преходи. Енергията на възбуждане може да бъде освободена по различни канали (превеждане на ядрото към земното състояние): емисиите на γ-кванти, разделянето на ядрото и др. Поради тази причина се въвежда концепцията за ширина на частично ниво Γ I. . Частичната ширина на резонансното ниво е вероятността за разпадане от i.- канал. Тогава вероятността за разпадане на единица време ω Може да бъде представен във формата:

.

Също така е от голям интерес е енергията и ъгловото разпределение на получените частици и тяхното вътрешно състояние (възбуждаща енергия, завъртане, паритет, изотопно завъртане).

Много от ядрените реакции могат да бъдат получени в резултат на прилагането на законите за опазване.

За повече информация в този раздел можете да видите.

Голяма роля в развитието на идеи за структурата на ядрата се играе от проучването на ядрените реакции, което даде обширна информация за гърба и дарителите на инициираните състояния на ядрата, допринесе за развитието на модела на черупките . Изследването на реакциите с обмена на няколко нуклеони между кодиращите ядра ни позволи да изследваме ядрената динамика в състояние с големи ъглови моменти. В резултат на това бяха отворени дълги ротационни ивици, които служеха като една от основите на създаването на генерализиран модел на ядрото. В сблъсъка на тежки ядрени ядки се формират ядки, които не са в природата. Синтезът на трансюранските елементи до голяма степен се основава на физиката на взаимодействието на тежки ядра. При реакциите с тежки йони се образуват ядките, премахнати от лентата на β-стабилност. Ядрата, премахнати от лентата с стабилност, се различават от стабилни ядра от друга връзка между кулумската и ядрената взаимодействие, съотношението между броя на протоните и броя на неутроните, значимите разлики в протечните и неутронните енергийни енергии, които се проявяват в Нови видове радиоактивни разпад - протонна и неутронна радиоактивност - протонна и неутронна радиоактивност и редица други специфични характеристики на атомните ядра.
При анализиране на ядрените реакции е необходимо да се вземе предвид характер на вълната на частиците, взаимодействащи с ядрата. Вълната природа на процеса на взаимодействие на частици с ядра се проявява ясно с еластично разсейване. Така за нудките с енергия от 10 MEV дължината на вълната на ямата е по-малка от радиуса на ядрото и по време на разсейването на нуклеоните има характерна картина на дифракционната максимална и минимума. За нуклеоните с енергия от 0,1 meV дължината на вълната е по-голяма от радиуса на ядрото и дифракцията отсъства. За неутрони с енергия<< 0.1 МэВ сечение реакции ~π 2 гораздо больше, чем характерный размер площади ядра πR.
Ядрените реакции са ефективен метод за изучаване на ядрената динамика. Ядрените реакции се появяват при взаимодействието на две частици. При ядрена реакция се появява активен обмен на енергия и импулс между частиците, в резултат на което се образуват един или повече частици, които летят извън зоната за взаимодействие. В резултат на ядрена реакция се появява сложен процес на преструктуриране на атомното ядро. Както при описанието на структурата на ядрото, когато се описват ядрените реакции, е почти невъзможно да се получи точно решение на проблема. И точно както структурата на ядрото е описана от различни ядрени модели, ядрената реакция се описва с различни реакционни механизми. Механизмът на потока от ядрена реакция зависи от няколко фактора - върху вида на приобщаващата частица, вида на целевото ядро, енергията на промивната частица и от редица други фактори. Един от ограничаващите случаи на ядрена реакция е Директна ядрена реакция. В този случай частикът на трескане предава енергията на един или два нуклеона и те напускат ядрото, без да взаимодействат с други нуклеони на ядрото. Характерното време на потока от пряка ядрена реакция е 10-23 s. Преките ядрени реакции продължават всички ядра във всяка енергия на приобщаващата частица. Директните ядрени реакции се използват за изследване на състоянията на атомните ядрени частици, защото Реакционните продукти носят информация за позицията позиция, от която се изважда нуклеон. С помощта на преки ядрени реакции бяха получени подробна информация за енергиите и запълване на състоянията на едно частиците на ядрата, които бяха формирани в основата на модела на обвивката на ядрото. Друг лимит случай е реакциите обучение на композитно ядро.

Описанието на механизма на ядрените реакции е дадено в произведенията на V.Quiskopfa.

V.Viscopp: - Какво става, когато частицата влезе в ядрото и е изправена пред един от ядрените компоненти? Фигура илюстрира някои от тези функции.
1) Падащата частица губи част от енергията си, вдигайки ядрената частица в по-високо състояние. Това ще бъде резултат от нееластично разсейване, ако инцидентната частица остане с енергия, достатъчна, за да напусне ядрото отново. Този процес се нарича директно нееластично разсейване, тъй като включва разсейване само на един компонент на ядрото.
2) инцидентната частица предава енергия за колективното движение, тъй като то е символично показано във втория модел на модела, той също е пряко взаимодействие.
3) На третата диаграма на фигурата, предаваната енергия е достатъчно голяма, за да грабне нуклеоната от целта. Този процес също допринася за права ядрена реакция. По принцип тя не се различава от 1), тя съответства на "реакцията за обмен".
4) Падащите частици може да загуби толкова много енергия, която остава свързана вътре в ядрото, предаваната енергия може да бъде приета чрез нисък нуклеон по такъв начин, че да не може да напусне ядрото. След това получаваме възбудено ядро, което не може да бъде нарязано от нуклеон. Това състояние с необходимост води до по-нататъшно възбуждане на вътрешните сблъсъци на нудлените, при които енергията върху развълнувана частица намалява средно, така че в повечето случаи нудлеон не може да напусне ядрото. Ето защо една държава ще бъде постигната с много дълъг живот, който може да изчезне само в случая, когато една частица в сблъсъци в ядрото случайно ще придобие достатъчно енергия, за да напусне ядрото. Тази ситуация наричаме образуването на съединението ядро. Енергията също може да бъде загубена чрез радиация, след което заминаването на автомобила става енергично невъзможно: инцидентният нуклеон ще тества улавянето на радиацията.
5) Образуването на съединението може да се извърши в две или повече стъпки, ако след процес тип 1) или 2) инцидентният нуклеон удари друг нуклеон и го вълнува по такъв начин, че заминаването на ядрото е невъзможно за всеки нуклеон. "

За първи път идеята за ядрената реакция преминава през етапа на компонента, изразена от N. Bloom. Според компонентното ядро, инцидентната частица след взаимодействие с една или две нуклеони на ядрото предава ядрото по-голямата част от енергията си и се оказва заловено ядро. Времето на живота на композитното ядро \u200b\u200bе много повече от времето на разстоянието на частицата на трептенето през ядрото. Енергията, направена от частицата на промиване в ядрото, се преразпределя между нуклените на ядрото, докато голямата му част се фокусира върху една частица и след това лети от ядрото. Образуването на дълготрайно вълнувано състояние може да доведе до нейното разделение в резултат на деформация.

Н. Бор: "Феноменът на улавянето на неутрони ни кара да приемаме, че сблъсъкът между бързи неутрон и тежко ядро \u200b\u200bтрябва първо да доведе до образуването на сложна система, характеризираща се с забележителна стабилност. Възможното последващо разпадане на тази междинна система с отклонение на материалната частица или преход към крайното състояние с емисиите на лъчите Енергийният квантов трябва да се разглежда като независими процеси, които не са пряко свързани с първата фаза на сблъсък. Ние се срещаме тук със значителна разлика, по-рано непризнат, между реални ядрени реакции - конвенционални сблъсъци на бързи частици и атомни системи - сблъсъци, които досега са за нас, са основният източник на информация по отношение на структурата на атома. Действително, способността да се отчитат такива сблъсъци на отделните атомни частици и изследването на техните свойства, са задължени преди всичко "откритостта" на разглежданите системи, което прави много малко вероятно обмен на енергия между отделните компоненти в продължение на продължаване на. \\ T стачка. Въпреки това, поради тясното опаковане на частици в основата, трябва да бъдем подготвени за факта, че този обмен на енергия играе важна роля в типичните ядрени реакции. "

Класификация на ядрените реакции. Ядрените реакции са ефективни средства за изучаване на структурата на атомните ядра. Ако дължината на вълната на частицата на трескане е по-голяма от размерите на ядрото, след това в такива експерименти се оказва информация за ядрото като цяло. Ако по-малко от размерите на ядрото, след това информация за разпределението на плътността на ядрената част, структурата на повърхността на ядрото, корелация между нуклените в ядрото, разпределението на нуклените чрез ядрени черупки се извлича от реакционните секции.

• Куфомско възбуждане на ядра при действието на заредени частици спрямо голяма маса (протони, а-частици и тежки въглерод, азотни йони) се използват за изследване на ниски ротационни нива на тежки ядра.
• Реакциите с тежки йони на тежки ядра, водещи до сливането на възникналите ядра, са основният метод за получаване на ядрени ядра.
• Реакциите на сливането на леки ядра при относително ниски енергии за сблъсък (така наречените термоядрени реакции). Тези реакции се появяват поради квантово механично тунелиране през бариерата на кулоба. Термонуклеарни реакции продължават вътре в звездите при температури от 10,7 -10 10 k и са основният източник на звезди.
• Фотонитет и електрически реакции се появяват при сблъсък с ядра от у-кванти и електрони с енергия E\u003e 10 MEV.
• Реакцията на разделението на тежки ядра, придружено от дълбоко перестройка.
• Реакциите на гредите на радиоактивните сържи отварят възможностите за получаване и изучаване на ядра с необичайно съотношение на броя на протоните и неутроните, отдалечени от стабилността.

Класификацията на ядрените реакции обикновено се извършва по вид и енергия на промивната частица, вида на целевото ядрено и енергията на частицата на трескане.

Реакции на бавни неутрони

"1934 г. веднъж сутрин Бруно Понкорво и Едуардо Амалди бяха тествани по радиоактивност някои метали. Тези проби бяха предоставени форма на малки кухи цилиндри. еднаква стойностВ допълнение към това, което може да бъде поставен източникът на неутрони. За да облъчват такъв цилиндър, източникът на неутрони е вмъкнат в него, а след това всичко е поставено в оловна кутия. При това моментна сутрин Амалди и Понтънво проведоха експерименти със сребро. И изведнъж pontecorvo забеляза, че нещо странно се случва със сребърна цилиндър: неговата дейност не винаги е една и съща, тя се променя в зависимост от това къде се поставя в средата или под ъгъла на оловната кутия. В пълното недоволство на Амалди и Понтънво отидоха да докладват за това чудо на Ферми и се радват. Франке е склонен да приписва тези странности на някаква статистическа грешка или неточни измервания. И Енрико, който вярва, че всеки феномен изисква проверка, им предлага да се опитат да облъчват този сребърен цилиндър извън оловото и да видят какво ще се получи. И тук отидоха много невероятни чудеса. Оказа се, че елементите, разположени наблизо, цилиндърът могат да повлияят на своята дейност. Ако цилиндърът облъчваше, когато стоеше на дървена маса, неговата активност беше по-висока, отколкото когато беше поставена върху метална плоча. Сега цялата група се интересува от това и всички участват в експериментите. Те поставят източника на неутрони извън цилиндъра и между него и цилиндърът поставят различни елементи. Оловната плоча леко повишена активност. Водя− Веществото е тежко. - Е, нека се опитаме лесно!− предложи Ферми.− Кажете, парафин. " На сутринта на 22 октомври бе направен опит с парафин.
Взеха голямо парче парафин, вмъкнаха джоба в него и източникът на неутрони беше поставен вътре, сребърният цилиндрик беше облъчен и го донесе на гишето. Броячът, сякаш веригата беше счупена и отсечена. Цялата сграда беше измамна от възклицанията: "Немислимо! Невъобразим! Черна магия!" Парафин увеличава изкуствената радиоактивност на среброто сто пъти.
По обяд групата на физиците неохотно отхвърлиха почивката за закуска, която обикновено продължи с двата си часа ... Енрико се възползва от самотата си, а когато се върна в лабораторията, той вече го подготви за странен Действие на парафин. "