Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Физика для школьников старших классов и поступающих" -> 198

Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. Физика для школьников старших классов и поступающих — М.: Дрофа, 2005. — 795 c.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyashkolnikovstarshihklasov2005 .djvu
Предыдущая << 1 .. 192 193 194 195 196 197 < 198 > 199 200 201 202 203 204 .. 236 >> Следующая


4°. В зависимости от характера взаимодействия частицы а с мишенью А различаются прямые взаимодействия, когда ядерные реакции происходят в один этап по схеме (п. 1°), и ядерные реакции, происходящие в два этапа с образованием составного ядра (компаунд-ядро). На первом этапе налетающая частица застревает в ядре-мишени и ее энергия передается не одному какому-либо нуклону, а равномерно распределяется между всеми частицами составного ядра, так что ни одна из них не получает энергии, достаточной для вылета из ядра1.

1 Захваченный ядром «снаряд*, например ос-частица или дейтрон, может состоять из нескольких частиц.
648

ГЛ. VIII. 1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

Составное ядро рассматривается как возбужденная статистическая система частиц, совершающих неупорядоченные движения, подобные движению частиц в капле жидкости. Быстрое перераспределение энергии между частицами в ядре возможно лишь при частых столкновениях частиц, а это характерно для перераспределения энергии между частицами в капле жидкости. В результате случайных отклонений от равномерного распределения энергии возбуждения между частицами составного ядра на какой-либо одной из них концентрируется энергия, достаточная для вылета этой частицы из ядра. Этот второй этап ядерной реакции происходит по истечении промежутка времени порядка (IO7 IO8) тяд после первого этапа, где тяд — характерное время сильного взаимодействия (VII.2.2.6°).

Схема ядерной реакции, происходящей с образованием составного ядра:

где ZjX — исходное ядро-мишень, а — налетающая частица,

Ag Ag

Z_Y — составное ядро, Z C — ядро — продукт ядерной реакции, Ъ — частица, вылетевшая из ядра в результате реакции. Если а = Ь, то происходит рассеяние частицы ядром (упругое или неупругое, в зависимости от того, одинаковы или различны энергии частицы до и после рассеяния). Если b * а, то происходит ядерная реакция в прямом смысле слова.

5°. Ядерные реакции классифицируют по различным признакам: по энергиям вызывающих их частиц, по роду участвующих в них частиц, по характеру происходящих ядерных превращений. Ядерные реакции при малых энергиях (порядка эВ) происходят в основном под действием нейтронов. Реакции при средних энергиях (до нескольких МэВ) вызываются, кроме того, заряженными частицами (а-частицами, протонами, дейтронами и др.), а также у-фотонами. Заряженными частицами, вызывающими ядерные реакции, могут быть многозарядные ионы тяжелых химических элементов, а также заряженные частицы, ускоренные в ускорителях. Реакции при вы-
§ VIII. 1.9. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

649

соких энергиях (сотни и тысячи МэВ) приводят к рождению отсутствующих в свободном состоянии элементарных частиц (мезонов, гиперонов и др.).

6°. Примеры ядерных реакций под действием а-частиц и

2

дейтронов jD:

а) исторически первая ядерная реакция превращения азота в кислород

14XT , 4Tt 17т I 1

7N + 2Не -> ( gF)-> 80 + jp, или сокращенно:

14XT/ \ 17/Л

7N (а, р) 80;

б) ядерная реакция, в которой впервые были получены нейтроны,

9Ti , 4TJ 12„ . 1

4Ве + 2Не -» 6С + 0п;

2

в) ядерные реакции ПОД действием дейтронов J D — ядер тяжелого водорода (дейтерия) — могут приводить к синтезу тя-

з 3

желых ядер — трития j H или легкого изотопа гелия 2Не с образованием протона или нейтрона,

2„ , 2„ Зтт .1 2_ . 2„ Зтт . 1

jD + jD —> jH + jP , jD + +Qn

(см. также п. 13°).

7°. Под действием нейтронов Jn происходит образование искусственно-радиоактивных изотопов, например радиоуглерода 1^C, с периодом полураспада (VIII.1-4.5°) свыше 5000 лет:

1Jn + Sn -> “с + ;р. (*)

Последующий распад:

14/-1 I4XT I 0 I о-

6С -> 7N + _ге + 0Ve,

где _°е и р Ve — обозначения электрона и электронного антинейтрино. Большой период полураспада 1^C лежит в основе
650

ГЛ. VIII.l. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

радиоуглеродного метода датировки в археологии. Определение относительного количества нераспавшегося радиоактивного углерода, который перестал накапливаться в погибшем организме по реакции (*), позволяет установить момент, когда

организм перестал поглощать из атмосферы изотоп 1^C, образующийся в атмосфере из азота под действием космических нейтронов.

8°. Характер взаимодействия нейтронов с ядрами различен для быстрых и медленных нейтронов. Нейтроны называются быстрыми (быстрые нейтроны), если их скорость и так велика, что соответствующая длина дебройлевской волны X = h/mv меньше радиуса R ядра, т. е. h/mv < R, или v > h/mR. Энергии быстрых нейтронов заключены в пределах от 0,1 МэВ до 50 МэВ. Если X > R, то нейтроны называются медленными (медленные нейтроны). Их энергии не превышают 100 кэВ. Медленные нейтроны с энергиями от 0,005 эВ до 0,5 эВ называют тепловыми нейтронами. При энергиях, меньших 0,005 эВ, различают холодные и улътрахолодные нейтроны.

Взаимодействие нейтронов с ядрами состоит, главным образом, либо в упругом рассеянии нейтронов на ядрах, либо в захвате нейтронов ядрами. В веществах, называемых замедлителями (графит, тяжелая вода D2O, HDO, соединения бериллия), быстрые нейтроны рассеиваются на ядрах, и их энергия переходит в энергию теплового движения атомов веще.ства-за-медлителя. В результате нейтроны становятся тепловыми. Их энергии при комнатных температурах порядка 0,025 эВ. При совпадении энергии тепловых нейтронов с энергией образования составного ядра (п. 4°) происходит резонансное поглощение (резонансный захват) нейтронов. Этот процесс лежит в основе получения трансурановых (заурановых) химических
Предыдущая << 1 .. 192 193 194 195 196 197 < 198 > 199 200 201 202 203 204 .. 236 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed