Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
ном состоянии («на данном уровне»). Если расстояние AE между соседними уровнями ядра С* больше ширины этих уровней, то энергетический спектр ядра считают квазинепрерывным. Соответственно образование составного ядра может происходить при любых значениях кинетической энергии T частицы а. В этом случае ядерную реакцию
а+А-*С*~* В + Ь
называют нерезонансной.
Если AE < Г, то составное ядро может образовываться, а идущая через него ядерная реакция может осуществиться лишь при условии, что энергия частицы а соответствует попаданию энергии составного ядра в интервал Г неопределенности положения энергетического уровня ядра. Такую ядерную реакцию называют резонансной, так как ее сечение о(я, Ь) зависит от энергии T частицы а резонансным образом — заметно изменяется с изменением энергии T вблизи резонансного значения T0.
Эту зависимость сечения с(а, Ь) от T описывают формулой Врейта—Вигнера. Для резонансной реакции, вызываемой частицами а с нулевым орбитальным моментом импульса (I = О) и идущей через составные ядра С*, формула Брейта—Вигнера имеет вид
о(а, Ь) = TtXa----^-1----------------,
“ 2(^+1)(2^+1) (Т_Тс)2 + ^
900
VII.3. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
где Xa = , Xa — дебройлевская длина волны части-
цы а, Га и Гь — парциальные ширины уровня составного ядра С*, соответственно, на частицу а и ядро-мишень А (упругое рассеяние частиц а) и на частицы b и В, Г — полная ширина уровня составного ядра, Jc — спин составного ядра, a Ja и Ja — спины сталкивающихся частиц А и а.
2. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
1°. Ящерные реакции классифицируются: а) по энергии вызывающих их частиц; б) по роду участвующих в них частиц; в) по роду участвующих в них ядер; по характеру происходящих ядерных превращений.
2°. Различают ядерные реакции при малых, средних и высоких энергиях. Реакции при малых энергиях (порядка эВ) происходят в основном с участием нейтронов. Реакции при средних энергиях (до нескольких МэВ) вызываются также заряжеными частицами, гамма-квантами и вторичными космически ми лучами. Реакции при высоких энергиях (сотни и тысячи МэВ) приводят к разложению ядер на составляющие их нуклоны и к рождению отсутствующих в свободном виде элементарных частиц (мезонов, гиперонов и др.).
3°. По роду участвующих в ядерных реакциях частиц различают: а) реакции под действием нейтронов,
б) реакции под действием заряженных частиц — протонов, дейтронов (ядер тяжелого водорода), альфа-частиц (ядер гелия) и многозарядных ионов тяжелых химических элементов; источниками заряженных частиц являются: естественно-радиоактивные элементы, ускорители заряженных частиц, космические лучи; в) реакции под действием гамма-квантов.
4°. По роду участвующих в ядерных реакциях ядер различают: реакции на легких ядрах (с массовыми числами А < 50), реакции на средних ядрах (50 < A^ 100) и реакции на тяжелых ядрах (А > 100).
VII.3.2 ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ 901
5°. Для реакций под действием заряженных частиц характерно наличие кулоновского потенциального барьера, который должны преодолеть частицы, чтобы проникнуть в ядро и вызвать реакцию. Благодаря туннельному эффекту такие реакции начинаются при энергиях частиц, меньших высоты потенциального барьера. Сходство механизмов ядерных реакций под действием заряженных частиц и нейтронов заключается в образовании возбужденного составного ядра с его последующим распадом. Различие ядерных реакций на заряженных частицах и нейтронах сказывается за пределами ядра и связано с разной проницаемостью кулоновского барьера для частиц, имеющих заряд и нейтроны. В области малых энергий наиболее вероятно неупругое рассеяние протона р или альфа-частицы се, т. е. реакции (/;, р) и (а, а). В области средних энергий (Е ~ 1 МэВ) становятся возможными реакции (р, п), (а, п), (а, 2п) и (а, Зп) с вылетом в каждом акте реакции соответственно одного, двух и трех нейтронов п.
6°. Особым видом реакции является реакция срыва на дейтронах d типа (d, р) или (d, п).
Ввиду слабой связи протона с нейтроном в дейтроне, а также благодаря большим размерам дейтрона, при его приближении к ядру-мишени нейтрон проникает в ядро, а протон находится вне его. В результате образуется ядро, являющееся изотопом ядра-мишени. Такие ядерные реакции, происходящие при энергиях d порядка нескольких МэВ, называют реакциями срыва. При этом реакция (d, р) оказывается более вероятной, чем (d, п), и ядро характеризуется небольшой энергией возбуждения, часто меньшей, чем энергия связи нейтрона, определяющая возможность его распада. При больших энергиях дейтронов ядерные реакции срыва остаются преобладающим типом реакций на дейтронах. Однако в этом случае как нейтрон, так и протон дейтрона могут проникать в ядро, в то время как другая часть дейтрона остается вне мишени. Поэтому при больших энергиях дейтронов существует одинаковая вероятность реакций (d,p)w(d, п).
7°. Нейтрону не нужно преодолевать потенциальный барьер для проникновения в атомное ядро. Поэтому экзотермические ядерные реакции под действием нейтронов наиболее вероятны при низких тепловых
