Учебное пособие Алматы 2013 ббк удк номер
Глава IV. Ядерные реакции
жүктеу/скачать 1,73 Mb.
|
treatise11751
| Глава IV. Ядерные реакции
Ядерной реакцией называется любой процесс, начинающийся столкновением двух, очень редко нескольких, микрочастиц (простых или сложных) и идущий, как правило, с участием сильных взаимодействий. Результатом ядерных реакции является перестройка ядра, сопровождаемая генерацией новых частиц. В лабораторных условиях ядерные реакции осуществляется в основном при бомбардировке ядер пучками быстрых частиц. В результате столкновения появляются новые частицы, перераспределяется энергия и импульсы частиц. Запись реакции производится либо в форме, аналогичной записи химических реакции: либо, что более принято в ядерной физике, как Если речь идет об общем типе реакций, без относительно к частному виду мишени, то запись производится и в такой форме: (p,p); (γ,n); (γ,pn). При одних и тех же начальных условиях ядерная реакция может идти различными способами: Разные возможные пути протекания ядерных реакции на втором этапе называют выходными каналами реакции. Начальный этап реакции называется входным каналом. Два последних канала реакции относятся к случаям неупругого ( ) и упругого ( ) ядерных рассеяний. Это частные случаи ядерного взаимодействия, отличающиеся от других тем, что продукты реакции совпадают с частицами, вступающими в реакцию, причем при упругом рассеянии сохраняется не только тип ядра, но и его внутреннее состояние, а при неупругом рассеянии внутреннее состояние ядра изменяется (ядро проходит в возбужденное состояние). Для количественного описания свойств ядерных реакций необходимы какие-то численные величины, описывающие интенсивность и другие характеристики реакций: вероятность протекания её по различным каналам при различных энергиях падающих частиц – так называемый «выход» данной реакции, угловое и энергетическое распределение продуктов реакции. Эффективное сечение реакции σ выражает вероятность возникновения g превращения за 1 с при бомбардировке ядра потоком с плотностью в 1 частицу в сек на 1 см2. Если в мишени N ядер и на нее падает поток I частиц на 1 см2 в 1с, то происходит σNI ядерных превращений в 1с. Полное эффективное сечение представляет собой сумму сечений процессов по всем каналам . Вводится понятие дифференциального эффективного сечения в область телесного угла , где θ,φ – азимутальный и полярный углы вылета одной из частиц. Если частицы без спиновые или если в начальном состоянии спины налетающей частицы и мишени ориентированы хаотично, то весь процесс обладает цилиндрической симметрией относительно оси, проходящей через мишень в направлении движения падающих частиц. Поэтому дифференциальное сечение будет зависит только от угла θ и его можно записать в виде . Форма зависимости дифференциального сечения называется угловым распределением. Интегральное сечение (или просто сечение) получается из дифференциального интегрированием по углам : Интегральное сечение характеризует интенсивность реакции. Дифференциальное в отличие от интегрального, зависит от выбора системы координат. Подавляющее большинство экспериментальных исследований приводится в лабораторной системе координат, в которой мишень покоится. Теоретические исследования удобнее приводить в системе центра инерции, в которой покоится центр инерции сталкивающихся частиц. В ядерных реакциях обычно масса налетающей частицы во много раз < массы ядра, так что при не очень высоких энергиях центр инерции почти совпадает с координатой ядра, то есть л.с.к. и с.ц.и. практически совпадают. Наиболее сильно эти системы различаются в реакциях при сверхвысоких энергиях, когда кинетическая энергия налетающей частицы во много раз превосходит сумму масс покоя обоих сталкивающихся частиц. В этом случае с.ц.и. движется относительно л.с.к. со скоростью, близкой к скорости света. Важной характеристикой реакции является зависимость эффективного сечения от энергии падающей частицы: . Эти зависимости называют функциями возбуждения ядреных реакции. В реальных физических экспериментах далеко не всегда удается непосредственно измерять само дифференциальное или интегральное сечение. Непосредственно измеряемой величиной является выход реакции. Выходоом называется число частиц, зарегистрированных установкой в заданных физических условиях. Понятие выхода имеет очень широкий смысл. Действительно, регистрироваться могут частицы, вылетающие с определенной энергией, так и со всеми энергиями, а также в каком-либо интервале энергий, и т.д. В частном случае, когда энергия падающего пучка фиксирована, регистрируются частицы одного сорта, вылетающие под заданным углом, а конечное ядро остается в одном и том же состоянии, выход пропорционален дифференциальному сечению. Выход реакции при данной энергии падающих частиц – это отношение числа происшедших актов реакции к числу упавших на мишень частиц при условии, что на все ядра мишени падает одинаковый поток бомбардирующих частиц. Выход можно рассчитать, зная эффективное сечение σ: B=σn, где n– число атомов мишени в столбике с сечением 1 см2 и высотой, равной толщине мишени . Если ρ – плотность вещества мишени, то Для толстой мишени, в которой происходит как изменение энергии, так и уменьшение потока частиц Ослабление потока падающих частиц в тонкой мишени происходит по закону Здесь – полное сечение. Его нередко называют сечением выбывания из пучка. жүктеу/скачать 1,73 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|