Nuklearne reakcije su klasificirane. Klasifikacija i mehanizmi nuklearnih reakcija
ISBN 978-5-9466-452-3.
preuzimanje datoteka (izravna veza) : fizvzadalahahdlyapostvvuzi2008.pdf Prethodni 1 .. 157\u003e .. \u003e\u003e Dalje
20.5.7. Uz rezonantno prianjanje neutrona, urana izotop 292U je formirana pomoću radioaktivnog izotopa urana 239u. Doživljava p-propadanje i pretvara se u izotop transuranon element neptune 2 ^ np. Neptun je p-radioaktivan i okretanje
u plutoniju 94pu, koji igra bitnu ulogu u dobivanju nuklearne energije. Zapišite opisane nuklearne reakcije.
20.5.8. Većina nuklearnih reakcija može ići na nekoliko načina koji su primili naziv "Reakcijski kanali". Na primjer, kada se zračenje litij izotopa može registrirati 7ll protona
398
: a) dva identična zrna; b) berilij berillium izotop jezgri i neutron. Napišite reakcije navedenih "reakcijskih kanala".
20.5.9. Napišite oznake koje nedostaju u sljedeće reakcije:
h 27 .., 1 a, 4tt ... 56-- i "56", 1
a) 13ai + 0 n ^ z x + 2 on; b) 25mm + z x ^ 26FE + 0 n;
A 1 22 4 27 26 A
c) ZX + Ih ^ NNA + 2HE; d) 13AL + y ^ 12 mg + ZX *
20.5.10. Element Runfords je dobio, ozračivanje plutonija
94pu neon 10ne jezgre. Napišite reakciju ako znate da se dobije više od četiri neutrona. Osim toga.
20.6. Energija nuklearne reakcije
20.6.1. Odredite energiju 3Li + 1h ^ 24he nuklearne reakcije.
20.6.2. Odrediti toplinski učinci Sljedeće reakcije:
a) 3Li + 1p ^ 4be + 0n; b) 4be + 0n ^ 4be + y;
7 4 10 1 16 2 14 4
c) 3Li + 2a ^ 5 b + 0n; d) 8O + 1 d ^ 7N + 2A.
20.6.3. Što minimalna energija treba imati česticu
za implementaciju 3L + 2HE ° 5B + 0N nuklearne reakcije?
20.6.4. Pronaći Y-Qupanga energiju koju emitira s nuklearnim
23 reakcije 1H + n ^ 1H + Y.
20.6.5. Kada eksplodira vodikove bombe Termalidna reakcija formiranja 4He helij atoma iz daterije 1H i tricija 1H teče.
Napišite nuklearnu reakciju i odredite njezin proizvodnju energije.
20.6.6. Odrediti energiju nuklearne reakcije 4be + 1h ^
^ 14be + h h. Koju energiju se oslobađa kada puna reakcija Berilija masa m \u003d 1 g?
20.6.7. Termonuklearna reakcija 1H + 2HO + ^ P dolazi s emisijom energije E1 \u003d 18,4 mev. Koja će se energija proširiti
3Ha + 2he ^! On + 2 ^, ako je jezgreni maseni defekt
Am \u003d 0.006 a.M. Više od kernela 1h?
399
20.6.8. Koristeći definiciju energetike komunikacije, pokazati da je energija potrebna za odvajanje tipke C na kernelu A i B može biti predstavljena kao: EAB \u003d EC - (EA + EB), gdje EA, EB, EZ - komunikacijska energija odgovarajućih jezgri. Odredite energiju potrebnu za odvajanje kernela kisika na a-čestici i ugljični kernel 12c. Komunikacija Energy: E16 ^ \u003d 127,62 mev, ea \u003d 28.30 mev, E12 ^ \u003d
92,16 mev.
20.6.9. S 3Li + 1H ^ 3L + 1R reakcijom, energija Q \u003d 5.028 MEV se oslobađa. Litij jezgrinska energija E1 \u003d 39,2 mEV, deuterij E2 \u003d 1,72 mev. Odredite masu litijske jezgre.
20.6.10. Pri dijeljenju jezgre s određenom energijom vezanjem є \u003d 8,5 mOV / NUKL, formiraju se dva fragmenta - jedan s masovnim brojem AI \u003d 140 i specifična energija komunikacije 94 i specifična energija komunikacije є2 \u003d \u003d 8,6 mEV. Procijenite količinu topline koja se oslobađa kada podijelite masu m \u003d 1 g početne jezgre. Broj tr \u003d mn \u003d
1,6724 10-27 kg.
20.6.11. S obzirom da je u jednom činu podjele kernela urana 235u, oslobađa energija EO \u003d 200 mOV-a, određuje energiju koja se oslobađa tijekom izgaranja m \u003d 1 kg urana, a masa kamenog ugljena mi ekvivalent 1 kg urana.
20.6.12. Prilikom podjele jezgre urana 235u, Energija Q \u003d 200 MeV se oslobađa. Koji je udio urana mirna energija izlučena energija?
20.6.13. Odredite masovnu potrošnju nuklearnog goriva 235u u nuklearnom reaktoru nuklearne elektrane. Toplinska snaga elektrane p \u003d 10 MW; Njegova učinkovitost n \u003d 20%. Energija objavljena na jednom činu podjele, Q \u003d 200 mev.
20.6.14. Pronađite snagu konzumiranja nuklearne elektrane dnevno m \u003d 220 g izotopa urana 235u i učinkovitosti n \u003d 25%. Moguće je da je u jednom činu podjele 235u, energija Q \u003d 200 mev je oslobođena.
20.6.15. Za taljenje aluminija, energija koja se oslobađa tijekom pozitron p-propadanja ugljikovih izotopa 11c koristi se, svaki od ugljičnog kernela jede jedan pozitron. Proizvodi za dezintegraciju nisu radioaktivni. Koliko ugljika 1i1c potrebno za
izvođenje topljenja m \u003d 100 t aluminij po í \u003d 30 min, ako je početna temperatura aluminija 0 \u003d 20 ° o?
20.6.16. Natrij i na težini m \u003d 10 g, doživljavajući elektronski R-propadanje, postavljene u ampulu u spremnik koji sadrži
400
M \u003d 1000 tona vode. Proizvodi za dezintegraciju nisu radioaktivni. Razdoblje od
lURASAD natrij t \u003d dan. Koliko će stupnjeva u prvom danu povećati temperaturu vode od početka natrija?
20.6.17. Polonium 84P0 raspada s emitiranjem čestica
i formiranje olovnih jezgri. Proizvodi za dezintegraciju nisu radioaktivni. Pola života Polonium t \u003d 140 dana. Kakav led, uzeti na temperaturi od 0 \u003d 0 ° C, može se otopiti, koristeći energiju koja se oslobađa tijekom propadanja m \u003d 10 g polonija tijekom T \u003d 35 dana?
20.7. Nuklearne reakcije i zakoni o očuvanju
20.7.1. Veslanje jezgre polonija 84p0 bacio je česticu s kinetičkom energijom EK \u003d 5,3 mev. Odredite kinetičku energiju jezgre trzanja i ukupnu energiju koja se razlikuje od propadanja.
Nuklearne reakcije su konverzija atomskih jezgara pri interakciji s elementarnim česticama (uključujući i Y-Quanta) ili jedni s drugima. Najčešći tip nuklearne reakcije je napisana reakcija simbolički kako slijedi:
gdje su X i Y izvorne i konačne jezgre, ali i B - bombardiranje i emitiranje (ili emitira) u reakciju nuklearne čestice.
U bilo kojoj nuklearnoj reakciji provodi se zakoni očuvanja i masovnih brojeva: naplata (masa) brojevi nuklei i čestica koje ulaze u nuklearnu reakciju jednaka je količini naknade (mase) brojeva konačnih proizvoda (jezgri i čestica) reakcije, Također izvodi zakoni o očuvanju energije, impuls i trenutak zamaha.
Za razliku od radioaktivnog raspada, koji se uvijek nastavlja s oslobađanjem energije, nuklearne reakcije mogu biti egzotermne (s otpuštanjem energije) i endotermičnim (s apsorpcijom energije).
Važnu ulogu u objašnjavanju mehanizma mnogih nuklearnih reakcija je odigrao N. Bohr (1936) da nuklearne reakcije nastavite u dvije faze prema sljedećoj shemi:
Prva faza je oduzimanje kernela X čestica a, približavajući se rasponu nuklearna elektrana (približno 2 10 15 m) i formiranje međuprodukta kernela s kompozitom (ili spojnoj jezgri). Energija čestica letjela u jezgri brzo se distribuira između nukleona kompozitne jezgre, kao posljedica kojih se ispostavlja da je u uzbuđenom stanju. U sudaru jezgra spojeva jezgre, jedna od jezgra (ili njihove kombinacije, na primjer, deuteron - vodikov herojski jezgri - deuterij koji sadrži jedan proton i jedan neutron) ili čestica CX-a može dobiti energiju dovoljna za odlazak kernel. Kao rezultat toga, druga faza nuklearne reakcije je moguća - propadanje kompozitne jezgre na kernelu Y i čestice B
Klasifikacija nuklearnih reakcija
Prirodom stranaka koje sudjeluju u reakcijama:
- reakcije pod djelovanjem neutrona;
- Reakcije pod djelovanjem nabijenih čestica (na primjer, protoni, (X-čestice).
Energijom uzrokovanja čestica:
- reakcije na niske energije (redoslijed EV), koji se javljaju uglavnom uz sudjelovanje neutrona;
- Reakcije na prosječnim energijama (donekle MEV), održavaju se uz sudjelovanje tijela i nabijenih čestica;
- Visoke energetske reakcije (stotine i tisuće MeV), što je rezultiralo rođenjem nestale u slobodnom stanju elementarne čestice i imati velika važnost Za njihovu studiju.
Po prirodi jezgri koji sudjeluju u reakcijama:
- Reakcije na lagane jezgre (I 50);
- reakcije na srednje jezgre (50 a
- Reakcije na teške jezgre (... 150).
Prirodom nuklearnih transformacija koje se događaju:
- reakcije s neutronskim emisijama;
- Reakcije s emisijom nabijenih čestica. Prvo u povijesti nuklearne reakcije (Rangeford; 1919)
11.1. Definicija i klasifikacija nuklearnih reakcija. Postoje razne interpretacije pojma nuklearne reakcije, U širem smislu, nuklearna reakcija se naziva bilo koji proces koji počinje s sudarima od dva, rijetko nekoliko, čestica (jednostavna ili složena) i dolazi, u pravilu, uz sudjelovanje jakih interakcija. Ova definicija zadovoljava i nuklearne reakcije U uskom smislu riječi, pod kojim procesima počevši od sudara jednostavne ili složene čestice (nukleon, α- Čestice, γ-kvant) s kernelom. Imajte na umu da definicija reakcije zadovoljava kao poseban slučaj i raspršenje čestica. Dva primjera nuklearnih reakcija prikazana su u nastavku.
Povijesno gledano, prva nuklearna reakcija (Rutherford, 1919 - otvaranje protona):
α + 14 n → 17 o + r.
Otvaranje neutrona (Chadwick, 1932):
α + 9 ve → 12 s + n.
Proučavanje nuklearnih reakcija je potrebno za dobivanje informacija o svojstvima novih jezgri i elementarnih čestica koje su pobuđene državama jezgri, itd. Ne smijemo zaboraviti da u mikrometru zbog prisutnosti kvantnih uzoraka na čestici ili jezgri ne možete "vidjeti". Stoga je glavna metoda proučavanja mikroizdava proučavanje njihovih sudara, tj. Nuklearne reakcije. U primijenjenim odnosima, nuklearne reakcije su potrebne za korištenje nuklearne energije, kao i za dobivanje umjetnih radionuklida.
Nuklearne reakcije mogu se pojaviti u prirodnim uvjetima (na primjer, u crijevima zvijezda ili u svemirskim zrakama). No, njihova se studija obično provode u laboratorijskim uvjetima, na eksperimentalnim instalacijama. Da bi se proveli nuklearne reakcije, potrebno je okupiti čestice ili jezgre s jezgrama na udaljenost radijusa nuklearne energije. Pristup nabijenih čestica s jezgri je ometan od strane coulomb barijere. Stoga, za provedbu nuklearnih reakcija na naplaćene čestice akceleratoriU kojoj čestice koje ubrzavaju u električnom polju stječu energiju potrebnu za prevladavanje barijere. Ponekad je ta energija usporediva s energijom odmora čestica ili čak premašuje: u ovom slučaju, kretanje je opisano zakonima relativističke mehanike. U konvencionalnim akceleratorima ( linearni akcelerator, ciklotron itd.) Teže od dvije akupulne čestice, u pravilu, počiva i lakše na njemu leti. Nazvana je narodna čestica cilj (engleski - cilj). Letenje ili bombardiranje, čestice u ruskom posebnom imenu nisu primile (u engleski jezik Pojam projektil se koristi - projektil). U akceleratorima na šalterima ( colliider.) Oba pristupe čestice se kreću, tako da razdvajanje cilja i snop čestica lepršanja gubi svoje značenje.
Energija nabijene čestice u reakciji može biti manja od visine coulomb barijere, kao što je bio u klasičnim eksperimentima J. Kokkrofta i E. Waltona, koji je 1932. godine proveo umjetno cijepanje litijeva jezgri bombardiranjem po njihovim ubrzani protoni. U svojim eksperimentima, protonski penetracija u ciljnoj jezgri dogodila se ugađanjem kroz koulornu potencijalnu barijeru (vidi predavanje 7). Vjerojatnost takvog procesa, naravno, vrlo je mala zbog male transparentnosti barijere.
Za simboličko snimanje nuklearnih reakcija postoji nekoliko načina, od kojih su dvije prikazane u nastavku:
Kombinacija čestica sudara u određenom kvantnom stanju (na primjer, r i 7 li) ulazni kanal nuklearna reakcija. U sudarima istih čestica (fiksni ulazni kanal), različiti reakcijski proizvodi mogu se pojaviti u općem slučaju. Dakle, u sudarima protona s 7 li, reakcija 7 LI ( p., 2α), 7 L ( p., n.) 7 biti, 7 li ( p., d.) 6 bes i drugih. U ovom slučaju govore o konkurentskim procesima ili o skupu izlazni kanali.
Često nuklearne reakcije bilježe se u još kraćem obliku: ( a., b.) - tj. Što ukazuje samo na svjetlosne čestice i bez pokazivanja zrna uključenih u reakciju. Na primjer, snimanje ( p., n.) znači izbaciti protonski neutron iz bilo koje jezgre, ( n., γ ) - neutronska apsorpcijska jezgra s emisijom γ -Kvanta, itd.
Klasifikacija nuklearnih reakcija Može se provesti na sljedećim znakovima:
I. Prema vrsti postupka postupka
1) Snimanje zračenja: ( n., γ ), (p., γ )
2) nuklearni foto učinak: ( γ , n.), (γ , p.)
3) reakcije nukleonske nukleone:
a) izbacivanje nukleona ili skupine nukleona ( n., P.), (p., α), itd.
b) "isparavanje" nukleona ( p., 2n.), (p., 2p.) itd.
c) poremećaj ( d., P.), (d., N.) i pickup ( p., D.), (n., D.)
4) Division: ( n., f.), (p., f.), (γ , f.)
5) Sinteza (spajanje)
6) neelastično raspršenje: ( n., n ')
7) Elastično raspršenje: ( n., N.)
Ii. Na temelju izlučivanja ili apsorpcije energije
1) Egzotermne reakcije
2) endotermne reakcije
Iii. Na energiju bombardiranja čestica
1) male energije (< 1 кэВ)
2) Prosječna energija (1 KEV-10MV)
3) Visoka energija (\u003e 10 mEV)
Iv. Po težini bombardiranih jezgri
1) na svjetloj jezgri ( ALI < 50)
2) na srednjim jezgrama (50< ALI < 100)
3) na teškim jezgri ( ALI > 100)
V. Po vrsti bombardiranja čestica
1) na nabijenim česticama ( p., d., α i teže ione)
2) na neutronu
3) na fotonima (fotonuklearne reakcije)
11.2. Zakon o očuvanju energije. Za nuklearnu reakciju općeg oblika
A. + B. → C.+ D + e + ...
pišemo zakon očuvanja energije kroz energiju mira i kinetičkih energija:
Vrijednost P:, Definirano kao razlika u energiji odmora:
nazvan reakcijska energija, To je očito
Ako a P: \u003e 0, zatim se naziva takva reakcija egzotermni, U ovom slučaju P: - To je razlika u kinetičkim energijama svih sudionika u reakciji prije i nakon ekspanzije definirane u koordinatnom sustavu povezan sa središtem inercije (SCI ili c-sustav). Egzotermna reakcija može ići s bilo kojom vrijednost kinetičke energije čestica sudara, uključujući i na nuli.
Ako a P: < 0, то реакцию называют endotermalan, Reakcija obrnute egzotermne reakcije je uvijek endotermna, i obrnuto. Vrijednost - P:u c-sustav- Ovo je minimalna kinetička energija čestica sudara na kojima je reakcija još uvijek moguće, ili, prag reakcije.
Kada se prebacite na laboratorijski koordinatni sustav (Sl. 11.1), LSK ili jednostavno l-Sustavu kojoj se jedna od reakcijskih čestica odmara - ciljna vrijednost praga reakcije E por. povećava se, jer Dio kinetičke energije ide na kretanje središta inercije za reakciju. Doista, kinetička energija gibanja središnje inercije može biti proizvoljno velika, ali ako se čestice odmori međusobno, reakcija neće ići.
Odrediti prag reakcije u l-Sustav Koristimo činjenicu da je masa i stoga energija odmora nepromjenjiv, Vrijednost je neovisna o izboru koordinatnog sustava. Kao 
, za bilo koji broj čestica
Ako je meta u reakciji koja se razmatra čestica U, zatim B. L-Sustav
U c-sustav
Kao što je gore spomenuto, prag u c-sustav Odgovara rođenju čestica IZ, D. itd s nultim kinetičkim energijama, tj. itd i 
, Invarijantna masa B. l-Sustav
Masa koja odgovara pragu c-sustav
Ako sada izjednačite dva invarijanta, onda
 |
. (11.3)
Dakle, prag endotermne reakcije je uvijek veća od energije obrnutog egzotermne reakcije P:, Kao što se može vidjeti iz dobivenog izraza, prag endotermne reakcije je niža od više Massa cilj.
11.3. Uloga orbitalnog trenutka.Trenutak pulsa čestice s zamahom rPokreće se fiksnim kernelom je jednaka pb.gdje b. - Aimal parametar. Prema klasičnim idejama, reakcija se može pojaviti samo u slučajevima kada je ovaj ciljni parametar manji od radijusa nuklearnih sila, tj. b. < R., U kvantnoj mehanici, vrijednost orbitalnog trenutka
(- deljiva valna duljina). Onda bi trebala biti nejednakost
. (11.4)
Zbog neutrona s energijom T. \u003d 1 mev, tj. Usporedite s veličinama kernela. Za neutrone i protone s manje energije, to je mnogo veće. Dakle, za čestice malih i srednjih energija, nejednakost (11.4) se izvodi, strogo govoreći, samo pod uvjetom l. \u003d 0 (rjeđe l. = 1).
Uzimajući u obzir kvantna svojstva sustava, reakcija je moguća u načelu za bilo koju l.No, vjerojatnost reakcije oštro pada ako se ne izvodi omjer (11.4). Razlog je da neutroni u ovom slučaju moraju prevladati centrifugalnu barijeru. No, kao što je prikazano u razmatranju emisije γ-Quanta jezgre (predavanje 9), koeficijent transparentnosti centrifugalne barijere
,
oni. oštro smanjuje s povećanjem l., Ako se približava da se duga valna aproksimacija prestane (tj. Čestice bombardiranja imaju vrlo visoku energiju), moguća je interakcija l.osim nule.
11.4. Dio i prinos nuklearne reakcije.Kvantitativni opis nuklearnih reakcija u smislu kvantna mehanika Možda samo statistički, U kojoj je u osnovi, moguće je govoriti samo o vjerojatnosti samog čina same reakcije. Najprodističke karakteristike nuklearnih reakcija su odjeljak i izlazčija se definicija daje u nastavku. Pretpostavimo kada padnete protok čestica ALI Na tankom (ali makroskopskom) cilju koja sadrži jezgre U, ona je formirana u njoj dN S. kernels IZ (Sl. 11.2). Ovaj iznos je proporcionalan broj čestica ALI, gustoća ciljne čestice n B. (M -3) i ciljna debljina dx (m):
.
Odjeljak Reakcije ALI + U → IZ + ··· se određuje dok koeficijent proporcionalnosti, tj.
, (11.5)
Iz definicije (11.5) slijedi da dio ima dimenziju područja (m2). U nuklearnoj fizici, 1 se koristi kao jedinica odjeljka bara: 1 b \u003d 10 -28 m 2.
Jasan odjeljak može se promatrati kao učinkovito ciljno područje, pad u koji čestica uzrokuje potrebnu reakciju. No, zbog svojstava valova čestica, takva interpretacija ima ograničeno područje primjenjivosti. Uostalom, sa stajališta kvantne mehanike za česticu, postoji vjerojatnost ne-nule da ide bez odstupanja kroz područje u kojem se sile djeluju na njega. Tada će stvarni poprečni presjek reakcije biti manji od poprečnog presjeka područja u kojem se pojavljuje interakcija. U ovom slučaju, po analogiji s optikom, naziva se ciljna jezgra djelomično transparentan, ili siv.
U stvarnim fizičkim eksperimentima nije uvijek moguće mjeriti reakcijski poprečni presjek. Izravno izmjerena veličina je izlaz Reakcije, definirane kao udio čestica snopa koje su unijele reakciju s ciljnim jezgri. Izrazite prinos reakcije kroz poprečni presjek pod uvjetom da potonji ostaje konstantan kada se čestice incidenti prođu kroz cilj. Broj zrna IZformirana u tankom sloju mete kao rezultat reakcije s česticama ALIdobro
,
gdje N. 0 - ukupno čestice ALIu debeli sloj dx, N. - broj čestica ispod sloja bez reakcije. Odavde 
, Zatim, u skladu s (11.5),
Broj čestica ALIkoji je prošao ciljni sloj krajnje debljine h., Pronađite integraciju ove jednadžbe:
,
Koristeći definiciju reakcije izlaz kao dio čestica koje su iskusili transformaciju, to smatramo
Tanki cilj Odgovara malom u usporedbi s eksponencijalnim pokazateljem jedinice. U tom slučaju, raspadanje (11.6) u nizu Taylora daje
11.5. Mehanizmi nuklearnih reakcija.Osim klasifikacije navedenog u stavku 11.1., Nuklearne reakcije se razlikuju u vremenu iu vezi s ovim mehanizmom njihovog protoka. Kao privremena skala, prikladno je koristiti nuklearno vrijeme - vrijeme raspona čestica kroz kernel: τ i. = 2R./vlan≈ 10 -22 c (str. 2.2). To je očito τ otrov - Minimalno vrijeme potrebno za dovršenje elementarnog čina brzog odgovora.
Koristit ćemo sljedeću klasifikaciju reakcija mehanizmom protoka. Ako je vrijeme osnovnog djelovanja t r. ≈ τ otrov, takve reakcije se nazivaju ravno, U slučaju izravnih reakcija čestica a. prenosi energiju na jednu ili više nukleonskih jezgri A., nakon čega odmah napuštaju kernel, nemaju vremena za razmjenu energije s ostalima:
a. + A. → b. + B..
Ako a t r. >> τ otrov, onda reakcija prolazi kroz fazu obrazovanja kernel:
a. + A. → IZ* → b. + B..
Ideja kompozitne jezgre uvedena je u fiziku N. Boroka 1936. godine. Kompozitna jezgra IZ* - Uzbuđena jezgra stanje IZi energija uzbude
(11.7)
gdje T A.- Kinetička energija čestica ali, W. A. - energija odvajanja od kernela IZ, Energija uzbude podijeljena je između ALI+ ali nukleens kompozitne jezgre, au prosjeku, jedna nukleona mora
. (11.8)
Dakle, svaka od jezgra zasebno energija je nedovoljna za odlazak. Kao rezultat mnoštva sudara čestica ali "Zbunjeni" u kernelu i gubi svoju individualnost. Samo kroz vrijeme t r.>> τ otrov Kao rezultat slučajno preraspodjele energije, njegova dovoljna količina može se usredotočiti na jednu od nukleona (ili grupe nukleon). U tom slučaju, nukleon (skupina nukleona) ostavlja kompozitnu jezgru - odvija se.
Približno procjenjuje prosječni život kernela spoja IZ*može biti kako slijedi. Trebat ćemo to odmah nakon sudara čestica odvija distribuciju n. Energija ekscitacije Quanta f. jednokratni stupnjevi slobode. Ukupan broj mogućih distribucija je jednak
. (11.9)
Izlaz formule (11.9) može se ilustrirati sljedećom vizualnom shemom: - distribucija n. kvantni križ f. Stanice odvojene jedan od drugoga f.minus uz temperament. Ukupan broj permutacija (tj. Ukupan broj država sustava) svih križeva i svi potisak je jednak ( n.+ f -jedan)! Međutim, permutacije samo križeva i samo misli čiji su brojevi jednaki n.! i ( f -jedan)! Prema tome, ne dovode do novih država. Kao rezultat toga, ispostavlja se istinski broj država n.!(f -jedan)! Jednom manje.
Nadalje ćemo se formirati za jednostavnost obrazloženja da se reakcija odlaska nukleona nastaje pod djelovanjem čestica niske energije, tako da E * ≈ W. A., Zatim teći reakciju da se usredotočite N. Quanta za jedan stupanj slobode, broj država u ovom slučaju je jednostavno jednaka f., Stav w. = f./g. i utvrdit će vjerojatnost da je nukleonska polaska iz kompozitne jezgre, tj. reakcije.
Energija veza veze s nukleonom s kernelom je prosječno oko 8 mev. Veličina ekscitacijskog kvantnog je oko 0,5 m0. Zatim n.\u003d 8 Mev / 0.5 mev \u003d 16. S obzirom da je kao rezultat reakcije, grana nukleona najvjerojatnije samo iz vanjske ljuske, možete staviti f. ≈ n., Zamjenjuje ga u (11.9), to ćemo naći
Za n.\u003d 16 ima w. \u003d 5 ∙ 10 -8. Promjene u stanju kernela javljaju se s frekvencijom 1 / τ otrovStoga stalno propadanje kompozitne jezgre λ s * = w. /τ otrovi prosječni životni vijek τ s * \u003d1/ λ s * - oko 10 -14 p. Tako stvarno τ s *>> τ otrov.
Može se primijetiti da se kompozitna jezgra ne razlikuje od radioaktivnog kernela. Također nastoji izgubiti energiju zbog mogućih uvjeta procesa. Jedan od tih postupaka (jaz nukleona) već je razmotren gore. Za kompozitnu kernel može biti istovremeno nekoliko kanala za propadanje. Osim toga, prijelaz na zemlju može se pojaviti kao rezultat emisije γ-kvant (takva reakcija se naziva snimanje zračenja). Treptanje jezgre γ-Quanta nastaje pod djelovanjem elektromagnetskih sila, tj. U nuklearnoj ljestvici, također je vrlo sporo (nakon 10-110 -10 -7 S - vidi klauzulu 9.3). Dakle, reakcije hvatanja zračenja također prolaze kroz kompozitnu jezgru.
Poprečni presjek reakcije koji prolazi kroz kompozitnu jezgru može se napisati kao
, (11.11)
gdje w B. - Vjerojatnost propadanja kompozitne jezgre via B.i
Nazivna je ovisnost o presjeku nuklearne reakcije iz kinetičke energije čestica leprša uzbuđenje funkcije.
Slične informacije.
U općenito Nuklearna interakcija može se napisati u obliku:
Najčešći tip nuklearne reakcije je interakcija svjetlosnih čestica a. s kernelom X., kao posljedica toga što se formira čestica b. i kernel Yor, Pisano je simbolično ovako:
Uloga čestica a. i b. Najčešće neutron n., Proton p.Deuteron d., α-čestice i γ-kvant.
Proces (4.2) je obično dvosmislen, jer reakcija može ići nekoliko konkurentskih metoda, tj. Čestice koje su rođene kao rezultat nuklearne reakcije (4.2) mogu biti različite:
.gif) .
|
Ponekad se nazivaju različite mogućnosti nuklearne reakcije u drugoj fazi reakcijski kanali, Početna faza reakcije naziva se ulazni kanal.
Dva nedavna reakcijska kanala odnose se na slučajeve neelastičnih ( A 1. + a.) i elastično ( A. + a.) Nuklearno raspršenje. Ove posebne slučajeve nuklearne interakcije razlikuju se od drugih činjenica koje se produkti reakcije podudaraju s reakcijskim česticama, te s elastičnim raspršivanjem, ne samo vrsta kernela se održava, već i njegova unutrašnjost, Kada se neelastično raspršivanje, unutarnje stanje kernela (kernel ide u uzbuđeno stanje).
 Slika 4.1. Kvalitativna ovisnost Vjerojatnost propadanja jezgre energije. |
Prilikom proučavanja nuklearne reakcije, identifikacija reakcijskih kanala je od interesa, usporedna vjerojatnost nje u različitim kanalima na različitim energijama incidentnih čestica. Zerci mogu biti u raznim energetske države , Stanje stabilne ili radioaktivne jezgre koje odgovara minimalnoj energiji (masa) E 0 nazvan osnovno. Iz kvantne mehanike poznato je da se između stanja države i njegovo vrijeme života odvija omjer Gaisenberga:
|
Uzbuđeni jezgra različite vrste Prijelazi energije. Energija uzbude može se ispuštati duž različitih kanala (prevođenje kernela u zemlju): emisija γ-quanta, podjela jezgre, itd. Iz tog razloga, uveden je koncept širine djelomične razine Γ I. , Djelomična širina razine rezonancije je vjerojatnost propadanja i.- kanal. Zatim vjerojatnost propadanja po jedinici vremena ω Može se prikazati u obliku:
 .
|
Također je od velikog interesa je energija i kutna raspodjela dobivenih čestica, a njihova unutarnja stanja (energija uzbude, spin, paritet, izotopni spin).
Mogu se dobiti mnoge nuklearne reakcije kao rezultat primjene zakona o očuvanju.
Za više informacija o ovom odjeljku možete vidjeti.
Velika uloga u razvoju ideja o strukturi jezgri odigrana je proučavanjem nuklearnih reakcija, što je dalo opsežne informacije o leđima i parcres pokrenutih stanja jezgri, pridonijeli razvoju modela školjki , Proučavanje reakcija s razmjenom nekoliko jezgri između jezgre kodiranja omogućilo nam je da istražemo nuklearnu dinamiku u stanju s velikim kutnim trenucima. Kao rezultat toga, otvorene su duge rotacijske pruge, koje su služile kao jedan od temelja stvaranja generaliziranog modela kernela. U sudaru teških jezgri, zrna se formiraju, koji nisu u prirodi. Sinteza transaskih elemenata u velikoj mjeri se temelji na fizici interakcije teških jezgri. U reakcijama s teškim ionima formiraju se zrniri uklonjeni iz benda β-stabilnosti. Krenu uklonjeni iz benda β-stabilnosti razlikuju se od stabilne jezgre od strane drugog odnosa između coulomba i nuklearnih interakcija, omjera broja protona i broja neutrona, značajnih razlika u protonskim i neutronskim komunikacijskim energiji, koji se očituje u Nove vrste radioaktivnog raspada - protonske i neutronske radioaktivnosti - radioaktivnost protona i neutronske i brojne druge specifične značajke atomskih jezgri.
Kada analizirate nuklearne reakcije, potrebno je uzeti u obzir val prirodu čestica u interakciji s jezgrama. Val priroda procesa interakcije čestica s jezgrama jasno se manifestira s elastičnim raspršivanjem. Dakle, za jezgre s energijom od 10 mEV-a, jezgra valna duljina je manja od radijusa kernela i za vrijeme nukleonskog raspršenja postoji karakteristična slika difrakcijske maseme i minima. Za jezgre s energijom od 0,1 mev, valna duljina je veća od radijusa kernela i difrakcija je odsutna. Za neutrone s energijom<< 0.1
МэВ сечение реакции
~π 2
гораздо больше, чем характерный размер площади ядра
πR.
Nuklearne reakcije su učinkovita metoda proučavanja nuklearne dinamike. Nuklearne reakcije javljaju se u interakciji dvije čestice. Uz nuklearnu reakciju, javlja se aktivna razmjena energije i pulsa između čestica, zbog čega se formiraju jedna ili više čestica, leteći iz područja interakcije. Kao rezultat nuklearne reakcije dolazi do složenog procesa restrukturiranja atomske jezgre. Kao i kod opisa strukture kernela, kada opisuje nuklearne reakcije, gotovo je nemoguće dobiti točnu rješenje problema. I kao što je struktura nukleusa opisana različitim nuklearnim modelima, nuklearna reakcija opisana je različitim reakcijskim mehanizmima. Mehanizam protoka nuklearne reakcije ovisi o nekoliko čimbenika - o vrsti inkluzivne čestice, vrstu ciljne jezgre, energiju čestica za ispiranje i od broja drugih čimbenika. Jedan od ograničavajućih slučajeva nuklearne reakcije je Izravna nuklearna reakcija, U tom slučaju, čestica lepršanja prenosi energiju na jednu ili dvije nukleonske jezgre, i ostavljaju kernel bez interakcije s drugim jezgrama jezgre. Karakteristično vrijeme protoka izravne nuklearne reakcije je 10-23 s. Izravne nuklearne reakcije idu na sve jezgre na bilo kojoj energiji inkluzivne čestice. Izravne nuklearne reakcije koriste se za proučavanje stanja s jednom česticama atomskih jezgri, jer Reakcijski proizvodi nose informacije o položaju položaja iz kojeg je nukleona izbačena. Uz pomoć izravnih nuklearnih reakcija, dobivene su detaljne informacije o energijama i punjenje stanja jednosti čestica od jezgre, koji je formiran na temelju modela školjke kernela. Još jedan granični slučaj je reakcije prolaze obrazovanje kompozitne jezgre.
Opis mehanizma nuklearnih reakcija dobio je u radovi V.Quiskopfa.
V.viscopp: "Što se događa kada čestica uđe u kernel i suočava se s jednom od nuklearnih komponenti? Slika ilustrira neke od tih značajki.
1) Čestica pada gubi dio svoje energije, podižući nuklearnu česticu u viši stanje. To će biti rezultat neelastičnih raspršivanja ako je čestica incidenata ostaje s energijom dovoljno da ponovno napusti kernel. Ovaj se proces naziva izravnim neelastičnim raspršivanjem, budući da uključuje raspršenje samo na jednu komponentu kernela.
2) Energetska čestica prenosi energiju na kolektivno kretanje, jer je simbolički prikazano u drugom uzorku uzorka, ona je također izravna interakcija.
3) Na trećem dijagramu lik, prenesena energija je dovoljno velika da ugrabite nukleona iz mete. Ovaj proces također doprinosi ravnoj nuklearnoj reacituri. U načelu se ne razlikuje od 1), odgovara "reakciji za razmjenu".
4) Čestica pada može izgubiti toliko energije koja ostaje spojena unutar kernela, prenosi energiju može biti prihvaćena nukleon niskog polaganja na takav način da neće biti u stanju napustiti kernel. Zatim dobijemo uzbuđenu jezgru koja se ne može sjeći po nukleonu. Ovo stanje s nužnošću dovodi do daljnjeg uzbuđenja interni sudara nukleona, u kojima se energija na uzbuđenoj čestici u prosjeku smanjuje, tako da u većini slučajeva nukleona ne može napustiti kernel. Stoga će se država postići s vrlo dugim životnim vremenom, koje može samo nestati u slučaju kada jedna čestica u sudarima unutar jezgre slučajno stječe dovoljnu energiju kako bi napustila kernela. Ova situacija nazivamo formiranje spojeve jezgre. Energija se također može izgubiti zračenjem, nakon čega polazak automobil postaje energetski nemoguć: incident jezgra će testirati zračenje zračenja.
5) Formiranje spojeve jezgre može se provesti u dva ili više koraka, ako je nakon tipa procesa 1) ili 2) incident jezgra pogodio još jedan nukleon i uzbuđuje ga na takav način da je odlazak kernela nemoguće za bilo koji nukleon. "
Po prvi put, ideja o nuklearnoj reakciji protoka kroz fazu komponente izrazila je N. Bloom. Prema komponentnoj kerneli, čestica incidenata nakon interakcije s jednom ili dvije nukleence jezgre prenosi kernel većinu svoje energije i ispada da je zarobljeni kernel. Vrijeme života kompozitne kernela mnogo je više od vremena raspona čestica lepršanja kroz jezgru. Energija čestice za ispiranje u jezgri redistribuirana je između nukleona jezgre dok se njezin veliki dio ne usredotočuje na jednu česticu, a zatim leti iz kernela. Formiranje dugotrajnog uzbuđenog država može rezultirati njegovom podjelom kao rezultat deformacije.
N. Bor: "Fenomen hvatanja neutrona čini nas pretpostavljam da je sudari između brzog neutrona i teške jezgre trebao dovesti prije svega na formiranje složenog sustava karakterizira izvanrednu stabilnost. Moguće naknadno raspadanje ovog srednjeg sustava s odlaskom čestice materijala ili prijelaza u konačno stanje s emisijom energetskog kvantra zraka treba smatrati neovisnim procesima koji nisu izravno povezani s prvom fazom sudara. Ovdje se susrećemo sa značajnom razlikom, prethodno nepriznate, između stvarnih nuklearnih reakcija - konvencionalni sudari brzih čestica i atomskih sustava - sudari koji su do sada bili glavni izvor informacija u odnosu na strukturu atoma. Doista, sposobnost objašnjavanja takvih sudara pojedinih atomskih čestica i proučavanja njihovih svojstava dužna su, prije svega, "otvorenost" sustava koji se razmatra, što čini vrlo nevjerojatnom energetskom razmjenom između pojedinačnih komponenti u nastavak štrajk. Međutim, zbog bliskog pakiranja čestica u jezgri, moramo biti spremni za činjenicu da je ta razmjena energije koja igra važnu ulogu u tipičnim nuklearnim reakcijama. "
Klasifikacija nuklearnih reakcija. Nuklearne reakcije su učinkovite načine proučavanja strukture atomskih jezgri. Ako je valna duljina leprša veća od veličina jezgre, tada u takvim eksperimentima ispada informacije o kernelu u cjelini. Ako je manje od veličina jezgre, onda su informacije o raspodjeli gustoće nuklearne tvari, struktura površine kernela, korelacija između nukleona u jezgri, raspodjela nukleona kroz nuklearne školjke se ekstrahira.
- Koulombon pobuda jezgra pod djelovanjem nabijenih čestica u odnosu na veliku masu (protone, α-čestice i teški ugljik, dušikov ione) koriste se za proučavanje nisko polaganje rotacijskih razina teških jezgri.
- Reakcije s teškim ionima na teškim jezgri, što je dovelo do spajanja naiščenih jezgri, glavni su metoda dobivanja superheavih nuklearnih jezgri.
- Reakcije spajanja svjetlosnih jezgri na relativno niskoj energiji sudara (tzv. Termonuklearne reakcije). Te se reakcije javljaju zbog kvantnog mehaničkog tuneliranja kroz barijeru coulomb. Termonuklearne reakcije nastavite unutar zvijezda na temperaturama od 10,7-10 10 K i glavni su izvor zvijezda.
- Fotonuklearne i električne reakcije javljaju se u sudaru s jezgrama γ-γ-nta i elektrona s energijom e\u003e 10 mev.
- Reakcija podjele teških jezgri, popraćena je dubokim Perestoika kernelom.
- Reakcije na grede radioaktivnih jezgri Otvorite mogućnosti dobivanja i proučavanja jezgre s neobičnim omjerom broja protona i neutrona, udaljenih od linije stabilnosti.
Klasifikacija nuklearnih reakcija se obično provodi po vrsti i energiji čestice za ispiranje, vrstu ciljane nuklearne i energije čestica lepršanja.
Reakcije na spore neutrone
"1934. jednom ujutro Bruno Pontecorvo i Eduardo Amaldi testirani su na radioaktivnosti neke metale. Ovi uzorci su dobili oblik malih šupljih cilindara. jednaka veličinaUz koji se može postaviti izvor neutrona. Kako bi ozračio takav cilindar, u njega je umetnut izvor neutrona, a zatim je sve stavljeno u olovni okvir. U ovom trenutnom jutro Amaldi i Pontecorvo proveli su eksperimente sa srebrom. I odjednom je Pontecorvo primijetio da se nešto čudno događa s srebrnim cilindrom: Njegova aktivnost nije uvijek ista, mijenja se ovisno o tome gdje se nalazi u sredini ili u kutu vodenog okvira. U potpunoj zbunjenosti Amaldiju i Pontecorvo otišli su izvješće o ovom čudu Fermi i oduševljeni. Franke je bio sklon pripisivanju tih neobica neku statističku pogrešku ili netočna mjerenja. A Enrico, koji je vjerovao da svaki fenomen zahtijeva verifikaciju, ponudio ih da pokušaju ozračiti ovaj srebrni cilindar ispred olovne ladice i vidjeti što bi to učinio. I ovdje su išli vrlo nevjerojatnih čuda. Pokazalo se da se stavke smještene u blizini cilindra mogu utjecati na njegovu aktivnost. Ako je cilindar ozračen kad je stajao na drvenom stolu, njegova je aktivnost bila viša nego kad je stavljena na metalnu ploču. Sada je cijela grupa zainteresirana za to i svatko su sudjelovali u eksperimentima. Stavili su izvor neutrona izvan cilindra i između njega, a cilindar je stavio različite predmete. Olovna ploča neznatno povećana aktivnost. voditi− Tvar je teška. - Pa, pokušajmo lako!− predložio Fermi.− Recimo, parafin. " Ujutro 22. listopada i doživljaj s parafinom je napravljeno.
Uzeli su veliki komad parafina, utkani džepom u nju, a iznutra je smješten izvor neutrona, srebrni cilindrik je ozračen i donio ga do Geigerovog brojača. Pult, kao da je lanac razbijen i puknuo. Cijela zgrada je bila razbijena uz usjetke: "nezamislivo! Nezamislivo! Crna magija!" Parafin je povećao umjetnu radioaktivnost srebra stotinu puta.
U podne, skupina fizičara nevoljko odbacila pauzu za doručak, koji se obično nastavio s dva sata ... Enrinco je iskoristio svoju usamljenost, a kad se vratio u laboratorij, već je bio spreman teorija koja je objasnila čudno akcija parafina. "
Učitavam...