Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
Вероятность ядерной реакции описывается сечением. Единица сечения — квадратный метр или любая его дольная единица, например 10~so M2=I фм2. Раньше для сечения использовалась внесистемная единица барн; 1 6= IO-25 м2.
Дифференциальное сечение реакции — это величина, пропорциональная вероятности вылета данной частицы — продукта реакции под определенным углом (относительно направления движения частицы, вызвавшей реакцию) и с данной энергией. Эта величина обозначается da/dQ и выражается в единицах м2/ср. Интеграл от дифференциального сечения по полному телесному углу дает полное сечение.
1068 Сечение реакции определяется в конечном счете свойствами сил взаимодействия между частицами и в настоящее время может быть точно рассчитано только для упругого рассеяния в кулоновском поле (резерфор-довское рассеяние). Расчет сечений всех остальных разнообразнейших реакций ведется в рамках различных моделей и дает лишь оценочные данные.
Библиография по исследованиям конкретных ядерных реакций и схемы уровней ядер периодически публикуются в журналах Nuclear Data Sheets и Nuclear Physics.
39.2. СЕЧЕНИЕ РЕЗЕРФОРДОВСКОГО РАССЕЯНИЯ
Дифференциальное сечение резерфордовского рассеяния da/dQ, фм2/ср, нерелятивистской частицы с массой т, зарядом ze и энергией E на ядре с массой M и зарядом Ze вычисляется по формуле
Таблица 39.1. Дефекты масс ДМ = M — А, кэВ[1] (Л'—число нейтронов; Z—число протонов; A=M+Z — массовое число; с — масса получена в результате интерполяции или экстраполяции на основе имеющейся систематики)
/do
IdQ /СЦМ
—- I т = 0,1296
т
M'
где E — энергия падающей частицы в лабораторной системе координат (ЛСК), МэВ; 0 — угол рассеяния в системе центра масс (СЦМ),
Это же сечение в ЛСК получается, если вместо CSC4(0/2) подставить csc4(-ф/2) —2(т/М)24- ..., где угол \]) отсчитывается в ЛСК. Следующий член разложения в скобках имеет порядок (т/М)*.
39.3. ЭНЕРГИЯ ЯДЕРНОЙ РЕАКЦИИ
Энергетические соотношения в ядерной реакции определяются законами сохранения энергии и импульса.
Энергией реакпии А (а. Ь)В называется величина
Q = [[МА + Ма ) - [Мв + Мь )] с2'
где Mi — массы участвующих в реакции частиц; с — скорость света.
Для вычисления Q обычно пользуются не массами ядер, а дефектами масс. Дефектом массы называют величину AM=M—А, где M — реальная масса частицы (атома); А — так называемое массовое число, суммарное число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре. Если M выражать в атомных единицах массы (а.е.м.) и числу А приписать ту же единицу, то и AM получится в а.е.м. Одна а.е.м. равна 1/12 массы нуклида 12C и составляет 1,6605655-10~27 кг. Для вычисления энергии реакции ДМ удобнее выражать в кило-электрон-вольтах: а.е.м.=931501,59 кэВ.
Смысл использования дефекта масс заключается - в том, что при расчетах можно оперировать числами во много раз меньшими, чем массы ядер или энергии связи:
Q = (ДMa + ДMa) - (AMb + AMb). Значения дефектов масс приведены в табл. 39,1.
N Z А Элемент Дефект массы, кэВ
1 0 1 п 8071,431 (39)
0 1 H 7289,034 (23)
1 1 2 H 13 135,84 (4)
2 1 3 H 14 949,94 (5)
1 2 Не 14 931,32 (5)
3 1 4 H 25 920 (500)
2 2 H 2424,94 (4)
1 3 Li 25 130 (300)
4 1 5 H 33 790 (SOO)
3 2 Не 11 390 (50)
2 3 Li 11 680 (50)
4 2 6 Не 17 597,0 (35)
3 3 Li 14 087,3 (8)
2 4 Be 18 375 (6)
5 2 7 Не 26 111 (30)
4 3 Li 14 908,2 (9)
3 4 Be 15 770,1 (9)
2 5 В 29 940 (100)
6 2 8 Не 31609 (12)
5 3 Li 20946,9 (9)
4 4 Be 4941,76(10)
3 5 В 22 921,9 (13)
2 6 С 35 085 (25) 24 954,8 (20)
6 3 9 Li
5 4 Be 11 348,0 (4)
4 5 В 12416,1 (10)
3 6 С 28 912,1 (39)
7 3 10 Li 33 830 (250)
6 4 Be 12 607,6 (6)
5 5 В 12 051,7 (5)
4 6 С 15 702,9 (7)
3 7 N 39 500 (с)
8 3 11 Li 40 940 (120)
7 4 Be 20 176 (6)
6 5 В 8667,9 (4)
5 6 С 10 650,0 U1)
4 7 N 25 230 (100)
8 4 12 Be 25 030 (40)
7 5 В 13 369,5 (13)
6 6 С 0,0 (0,0)
5 7 N 17 338 (1)
4 8 О 32070 (260)
9 4 13 Be 34 900 (с)
8 5 В 16 562 (4)
7 6 С 3125,038(1«)
6 7 N 5345,6 (9)
5 8 О 23 105 (10)
Ю 9 4 5 14 Be В 40 970 (с) 23 657 (30)
8 6 С 3019,922(24)
7 7 N 9863,444 (23)
6 8 О 8008,3 (5)
5 9 F 33 610 (с)
10 9 5 6 15 В С 29 530 (с) 9873,2 (8)
8 7 N 101,514 (36)
7 8 О 2855,4 (7)
6 9 F 17 660 (с)
11 5 16 В 38 000 (с)
10 6 С 13 693 (16)
1069 Продолокение табл. 39.1
Продолжение табл. 39.1
N Z А Элемент Дефект массы, кэВ
9 8 7 8 N о 5681,6 (23) —4737,02 (4)
7 9 F 10 692 (14)
6 10 Ne 24 110 (140)
12 5 17 В 45270 (с)
11 6 С 21 060 (с)
10 9 8 7 8 9 N О F 7870 (15) —809,9 (8) 1951,66 (18)
7 10 Ne 16478 (26)
12 6 18 С 25 370 (с)
11 7 N 13 274 (30)
10 9 8 9 О F —783,03(30) 872,5 (7)
8 10 Ne 5319 (5)
7 11 Na 25 320 (с)
13 6 19 С 34 430 (с)
12 11 7 8 N О 15600 (300) 3331,4 (27)
10 9 F —1487,33 (13)
9 10 Ne 1750,9 (6)
8 И Na 12 930 (12)
13 7 20 N 22 200 (с)
12 11 8 9 О F 3799 (8) -17,1 (6)
10 10 Ne -7043,0 (5)
9 11 Na 6844 (7)
8 12 21 Mg 17 568 (27)
14 7 N 26950 (с)
13 8 О 8120 (80)
12 9 F -47 (7)
11 10 Ne -5733,1 (U)
