Строение и общие свойства атомных ядер Модели атомных ядер Радиоактивные превращения ядер Ядерные реакции Деление ядер

Основные понятия и классификация Ядерные реакции

Ядерной реакцией называют процесс образования новых ядер и частиц при сближении ядер и частиц до расстояний ~ 10-13см, когда вступают в действие ядерные силы. Образование новых ядер и частиц может происходить и под действием γ-квантов, т.е. под действием электромагнитных, а не ядерных сил. Этот процесс следует также отнести к ядерным реакциям, поскольку взаимодействие происходит в области ядра и приводит к его преобразованию. Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то процесс называется рассеянием. При рассеянии происходит только перераспределение энергии и импульса между взаимодействующими объектами.

Наиболее распространенным видом реакции является взаимодействие легкой частицы а с ядром А, в результате чего образуется также легкая частица b и ядро В:

.

(4.1.1)

Здесь частица а – бомбардирующая частица, ядро А – ядро-мишень. Обычно частицы а и bпредставляют: нейтрон (n), протон (p), дейтон (d), α-частицу (α-), γ-квант (γ-). Существует сокращенная запись процесса (4.1.1): A(a,b)B. Используется также запись (a,b), когда речь идет только о типе ядерной реакции безотносительно к ядру-мишени и образующемуся ядру. Например, (p,n), (α,n), (γ,p) и т.д. Первой в скобках указывают бомбардирующую частицу, а второй – частицу, возникшую в результате реакции. Начальный этап реакции а+А называют входным каналом, а конечный b+B - выходным. Реакция может протекать неоднозначно и иметь несколько конкурирующих между собой выходных каналов:

Каждый выходной канал характеризуется своей относительной вероятностью ηi,причем , где η - относительная вероятность открытия входного канала. Величины ηiиη зависят от кинетической энергии частицы а. Два последних канала представляют собой рассеяние.

Рассеяние представляет частный случай ядерного взаимодействия и может быть упругим и неупругим. При упругом рассеянии (столкновении) не изменяются структура ядра и его внутренняя энергия. В случае неупругого рассеяния изменяется структура ядра и происходит изменение его внутренней энергии.

Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд (1919 г.), бомбардируя α-частицами атомы газообразного азота:

(4.1.3)

Реакция была обнаружена по возникновению вторичных ионизирующих частиц, длина пробега которых  в газообразном азоте была больше, чем у α-частиц. Впоследствии эти частицы были идентифицированы как протоны.

В настоящее время известно много различных ядерных реакций, которые условно можно разделить на три большие группы (класса), и каждая из которых обладает своими характерными особенностями: реакции, идущие под действием заряженных частиц; реакции под действием g-квантов(фотоядерные реакции); реакции под действием нейтронов.

Механизм ядерных реакций

Резонансное рассеяние

Сечения ядерных реакций

Плотность потока частиц

Дифференциальное сечение

Связь между эффективным сечением и угловым распределением

Законы сохранения в ядерных реакциях

Закон сохранения барионного заряда

Импульсная диаграмма и кинематика ядерных реакций

Рассмотрение процесса

Выходной канал процесса

Векторная диаграмма импульсов

Энергетический порог

Реакции под действием заряженных частиц

Реакции под действием альфа частиц

Реакции под действием протонов

Реакции под действием дейтонов

Термоядерный синтез

Положительный энергетический выход

Фотоядерные реакции

Линейная суперпозиция частот

Реакции под действием нейтронов

Источники нейтронов

Энергетические группы

Взаимодействие нейтронов с ядрами

Резонансные процессы

 


Ядерная физика