Физика ядра и частиц Взаимодействие частиц с веществом Электромагнитное взаимодействие Кварки Атомное ядро Магнитный дипольный момент ядра Законы радиоактивного распада ядер. Альфа-распад. Бета-распад Естественная радиоактивность

Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Механизмы ядерных реакций. Составное ядро

Согласно модели Бора ядерная реакция протекает в два этапа. На первом этапе частица a и ядро мишень А образуют связанную систему - составное (компаунд) ядро С, которое на втором этапе распадается на ядро В и частицу b: a + A arrow.gif (61 bytes) Carrow.gif (61 bytes) b + B. За время существования составного ядра энергия налетающей частицы перераспределяется между нуклонами ядра, при этом составное ядро "забывает" о способе своего образования. Это означает, что распад составного ядра не зависит от способа его образования. Поэтому сечение ядерной реакции в модели составного ядра факторизуется (гипотеза независимости Бора) и определяется соотношением В рамках квантовой теории поля Людерсом и Паули была доказана фундаментальная теорема

sigma.gif (61 bytes)ab = sigma.gif (61 bytes)aCWb,

(1)

где sigma.gif (61 bytes)aC - сечение образования составного ядра, а Wb - вероятность распада составного ядра по каналу b+B. Вероятность распада по данному каналу определяется конкуренцией различных каналов реакций, открытых при данной энергии,

(2)

где Гi - парциальные ширины распадов. Физика атомного ядра Ядерные силы. Модели ядра Между составляющими ядро нуклонами действуют особые, специфические для ядра силы, значительно превышающие кулоновские силы отталкивания между протонами. Они называются ядерными силами.
Время протекания ядерной реакции с образованием составного ядра tauС много больше характерного ядерного времени (времени пролета частицы через ядро tauя= 2R/v), где R - радиус ядра, v - скорость частицы. Для нуклона с энергией десятки МэВ tauя~ 10-22-10-23с.
Угловые распределения продуктов реакций в с.ц.и., идущих через составное ядро, симметричны относительно 900 относительно направления пучка.

Угловые распределения

Угловые распределения протонов с энергией 3.3МэВ из реакций (alpha1.gif (54 bytes),p) - верхняя кривая и (p,p') - нижняя кривая. В том и другом случае возбуждается одно и то же составное ядро 59Co с одной и той же энергией возбуждения. Видно, что анизотропия в случае реакции вызванной alpha1.gif (54 bytes)-частицами с энергией 20.7МэВ больше, чем в случае использования протонов с энергией 16.33 МэВ

Сечения реакций

Сечения различных реакций, проходящих через стадию образования одного и того же составного ядра. Шкала энергий падающих протонов сдвинута на 7МэВ относительно шкалы alpha1.gif (54 bytes)-частиц

Некоторые сведения из квантовой механики

Корпускулярные и волновые свойства частиц. Принцип неопределенности
Волновая функция
Уравнение Шредингера
Потенциальная яма
Операторы
Момент количества движения
Статистики. Принцип Паули
Состояния в классической и квантовой физике

Свойства радиоактивного излучения: ? Радиоактивное излучение имеет сложный состав: оно состоит из трех видов излучений различной физической природы. Эти три вида излучений были названы ?-, ?- и ?-излучениями. ? ?- и ?-излучения одновременно испускаются только веществами, содержащими несколько различных радиоактивных элементов. ? Чистый радиоактивный элемент испускает только одно: или ?- излучение или ?-излучение, каждому из которых может сопутствовать ?-излучение. ? Радиоактивное излучение не зависит от внешних факторов: давление, температура, освещенность и т.д.

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц