Энергия реакции. Порог реакции

    При столкновении частиц могут происходить различные реакции. Пусть частица a налетает на частицу A и в результате образуются две частицы b и B.

a + A b + B.

Такая реакция называется двухчастичной по количеству частиц, образующихся в конечном состоянии.
    Энергия реакции это кинетическая энергия выделяющаяся или поглощающаяся в процессе реакции; она равна разности энергий покоя частиц в начальном и конечном состояниях. В общем случае, когда в конечном состоянии больше двух частиц порог реакции определяется формулой

где m_i и m_f - массы частиц в начальном и конечном состоянии. Реакции с Q > 0 называются экзотермическими, они идут с выделением знергии при любой энергии налетающей частицы. Реакции с Q < 0 называются эндотермическими. В реакциях упругого рассеяния Q = 0. Для того чтобы была возможна эндотермическая реакция, необходимо чтобы энергия налетающей частицы превышала некоторую величину T_пор, называемую порогом реакции.
   Порог реакции это минимальная кинетической энергии налетающей частицы в лабораторной системе координат, при котором возможна данная реакция.

или

где Q -энергия реакции, m_a - масса налетающей частицы, m_A - масса ядра мишени.
В нерелятивистском приближении (Q<< 2m_Ac²)

    Отметим, что соотношения (2б,в) справедливы и для реакций с любым количеством частиц в конечном состоянии.
    Из соотношений (2б-2в)  видно, что порог реакции не совпадает с энергией реакции.   Из самого смысла величины Q видно, что Q есть порог ядерной реакции в системе центра инерции. Поэтому порог ядерной реакции T_пор всегда больше энергии реакции Q на величину энергии связанной с движением центра инерции в лабораторной системе координат. В ускорителях с неподвижной мишенью значительная часть энергии пучка тратится на бесполезную энергию движения центра инерции. Поэтому в физике высоких энергий, где такие потери были бы особенно велики, а выбор партнера столкновения не столь существенный, как в физике ядра, используют ускорители на встречных пучках. Если использовать для столкновений частицы равных масс m, то для реализации реакции с данным Q необходимы встречные пучки с кинетическими энергиям T' каждого из пучков,

Для реализации этой же реакции на ускорителе с неподвижной мишенью энергия пучка должна была бы быть, как это видно из (2б) и (3)

Ускорители имеющие одинаковые полезные энергии называются эквивалентными.
    Существуют ускорители на встречных пучках, в которых ускоряются частицы разной массы. Максимальная масса частиц M, которая может быть рождена на таком ускорителе рассчитывается с помощью соотношения

где T_a и T_b - кинетические энергии встречных пучков.

Другие главы учебника Физика

Законы сохранения 5.1. Механическая система - это совокупность тел, выделенных нами для рассмотрения 5.1.1. Внутренние и внешние силы 5.1.2. Замкнутая система 5.1.3. Импульс системы материальных точек - это векторная сумма импульсов всех материальных точек, входящих в систему 5.2. Закон сохранения импульса 5.3. Работа 5.3.1. Работа постоянной силы 5.3.2. Элементарная работа 5.3.3. Работа переменной силы 5.3.4. Единица измерения работы 5.4. Мощность P - это скорость совершения работы 5.4.1. Единица мощности 5.5. Кинетическая энергия 5.6. Консервативные и неконсервативные силы 5.6.1. Консервативность силы тяжести 5.6.2. Неконсервативность силы трения 5.7. Потенциальная энергия может быть введена только для поля консервативных сил 5.7.1. Некоторые конкретные выражения для потенциальной энергии Wn(r) 5.8. Закон сохранения механической энергии 5.8.1. Для одной материальной точки, движущейся в поле консервативных сил 5.8.2. Полная энергия системы материальных точек 5.8.2.1. Закон сохранения энергии для системы материальных точек 6.0. Кинематика вращательного движения 6.1. Поступательное и вращательное движение 6.2. Псевдовектор бесконечно малого поворота 6.3. Угловая скорость, сравните с (3.8) 6.4. Угловое ускорение 6.5. Связь линейной скорости материальной точки твердого тела и угловой скорости 6.6. Связь линейного ускорения материальной точки твердого тела с угловой скоростью и угловым ускорением

;

Атомные станции с реакторами РБМК 1000 Преобразование энергии на АЭС Конструкция реактора РБМК-1000 Турбина реакторной установки Сепаратор-пароперегреватель Насосы атомной станции с реактором РБМК Система радиационного контроля Атомные станции с реакторами ВВЭР Система управления и контроля Атомные станции с реакторами БН-600 Высшая Математика Курс лекций - 1 семестр Интегралы - второй семестр примеры решения задач Конспекты - третий семестр Производная - 4 семестр ТФКП теория функции Дифференциалы задачи Mathematica учебник Ядерное разоружение Ядерные испытания Ядерная физика MATLAB электронный учебник Maple 7 математический анализ Первообразная курсовые задания Типовой по Кузнецову Смоленская АЭС Чернобыльская катастрофа