Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
нетичеекая энергия частицы a Tnopor = ——-------|Q|, где
Ma и та — массы ядра Л и частицы а.
Если частица релятивистская (U1 < с), то
где IQl = (Мв + ть- (Ma - та))с2 — разность энергий покоя конечной и исходных пар. В случае экзотермической ядерной реакции и при упругом рассеянии Enopor = 0.
4°. Взаимодействие исходной пары ядро-частица (п. 1°) может заключаться: 1) в упругом рассеянии, при котором происходит только перераспределение кинетической энергии соударяющихся частиц; 2) в неупругом рассеянии, при котором из ядра вылетает частица b = а', тождественная с налетающей на мишень, но обладающая меньшей энергией. Ядро мишени при
VII.3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
897
этом переходит в возбужденное состояние (В = А*). Символическая запись неупругого рассеяния: а + А —*¦ —* А* + а' или А(а, а')А*; 3) в ядерной реакции, в результате которой возникают новое ядро B^A и новая частица b а, так что процесс происходит по схеме а + А-* В + b или А(а, Ь)В. Ядерная реакция приводит к изменению свойств и состава исходной пары или к превращению элементарных частиц. Во всех ядерных реакциях соблюдаются законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрического, барион-ного, лептонных зарядов, а также изотопического спина и его проекции.
5°. Ядерные реакции изучаются методами теории столкновений. Вероятность ядерной реакции характеризуется величиной эффективного сечения о. Наряду с эффективным сечением, ядерные реакции характеризуются выходом — отношением числа ядерных превращений к числу исходных частиц а. Функцию, описывающую зависимость о от энергии бомбардирующих частиц, называют функцией возбуждения ядерной реакции. Ядерные реакции можно рассматривать как квантовые переходы системы (а + А) в систему (6 + В).
В ряде случаев ядерная реакция может происходить неоднозначно, т. е., наряду со схемой a + А b + В, она может протекать по схеме а + А —»¦ С + с, т. е. А(а, Ъ)С, и по другим схемам. Возможные пути протекания ядерной реакции называют ее каналами (модами). Начальный этап реакции называют входным каналом, а конечный — выходным. Если энергия налетающей частицы ниже порога эндотермической реакции, то эта ядерная реакция идти не может (соответствующий канал называют закрытым).
6°.- Различают ядерные реакции, протекающие в один и два этапа. Первые называют прямыми ядерны-ми реакциями, они характеризуются малым временем протекания ~10 21—10~23 с. При прямой реакции частица а, налетающая на ядро-мишень А, сталкивается с одним нуклоном (максимум с 2—3 нуклонами) ядра А, передавая прямо ему импульс и энергию. Таковы, например, реакции типа (п, п), (п, р), (р, п), (р, р), играющие заметную роль при обстреле ядер нуклонами с энергией порядка нескольких десятков МэВ.
29 Зак. 2940
898
VII.3. ЯДЕРН.ЫЕ РЕАКЦИИ
Возможен другой ход ядерной реакции. На первом этапе налетающая частица застревает в ядре-мишени. Энергия влетевшей в ядро частицы быстро распределяется между нуклонами ядра, и ни один из них не получает достаточной энергии для вылета из ядра. Проходит большое время сравнительно с характерным ядер-ным временем (10~22—IO-23 с), пока энергия в ядре вновь концентрируется на одной частице и следует вылет ее из ядра (второй этап ядерной реакции). Такие ядра, образовавшиеся в результате поглощения частицы и находящиеся в возбужденном состоянии, называют составными ядрами (компаунд-ядра). Ядерная реакция при этом идет как бы в два этапа:
а+А^С*^Ь + В,
где С* — составное ядро. Время жизни составных ядер достигает IO-14—IO-15 с.
7°. Характер распада составного ядра не зависит от того, каким образом оно образовалось. Тип распада составного ядра зависит от энергии возбуждения ядра, момента импульса и некоторых других характеристик ядра. Различные возможные способы распадов имеют ту или иную вероятность, определяемую парциальной шириной Г(, соответствующей данному способу распада. Вероятность соь распада составного ядра с испусканием частицы Ъ (п. 4°)
где Гь — парциальная ширина данного типа распада, Г —- полная ширина, равная сумме всех ширин, соответствующих всем возможным способам распада. Ширина уровня Г = ?ГЬ здесь есть мера неопределенности энергии ядра в данном состоянии, связанная с соотношением неопределенности для энергии и времени. Сечение с{а, Ъ) ядерной реакции А(а, Ь)В (п. 4°) о(а, b) = о(а)сйь, где о(а) — сечение образования составного ядра:
о(а)= ? <2г+1>^ dI^i-
I = о
Vll 3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
899
Здесь I — момент импульса налетающих частиц (в единицах И), X — длины их дебройлевских волн, D1 — вероятность прохождения через потенциальный барьер налетающей частицы с моментом импульса I, r\t — вероятность прилипания этой частицы к ядру-мишени, определяемая ядерным взаимодействием аиА (п. 4°).
В капельной модели ядра налетающая частица рассматривается как источник повышения «температуры» ядра-капли, а вылетевшая из ядра частица — как результат «испарения» из капли ядерного вещества.
8°. В соответствии с соотношением неопределенностей энергетические уровни составного ядра С* имеют конечную ширину Г = - , где X — время жизни ядра в дан-т
