Тема 9 Ядерные реакции

Ядерная реакция – процесс, возникающий в результате взаимодействия нескольких (2х) атомных ядер или элементарных частиц. К числу ЯР относятся также: упругое и неупругое рассеяние частиц, при котором не образуются новые частицы. Как правило, ЯР идут под действием Ясил. Экспериментальное изучение ЯР проводилось на специальных ускорителях из-за особенности ЯС. Как правило, в ускорителях тяжелые ядра используются в качестве мишени, более легкие (снаряды) бомбардируют данную мишень.

Если частицы однотипные или» одной массы, то используют “встречные” пучки этих частиц.

Общий вид ЯР: , здесь a – снаряд, bc… - продукты.

Пример: , , Û ,

В природе могут происходить конкурирующие процессы, которые приводят различным продуктам реакции. Упрощенная схема конкурирующих реакций:

Пример:

Совокупность сталкивающихся частиц в определенном квантовом состоянии называют входной канал. Частицы, рождающиеся в ЯР в определенном квантовом состоянии образуют выходной канал ЯР.

Рассеяние частиц можно описать классическим способом и квантово-механическим. В механическом случае, используя з.с.э., з.с.и., момента импульса, можно определить характеристики процессов рассеяния частиц. В квантовой механике учитываются квантовые состояния частиц до и после взаимодействия. На основе уравнения Шредингера можно получить характеристики рассеяния. В обоих случаях ЯР характеризуются дифференциальным эффективным сечением рассеяния .

- элемент телесного угла.

Зависимость дифф. эфф. Сечения от углов q и j называют угловым распределением частиц, образующихся в реакции.

Если проинтегрировать по угловым переменным, то - полное сечение рассеяния.

Оно характеризует интенсивность ЯР. Для характеристики ЯР, идущих по нескольким каналам вводится ДЭС для каждого канала. Так называют инклюзивное сечение. Если частицы не имеют спинов или спины частиц ориентированы хаотически, то все процессы ЯР аксиально симметричны, т.е. зависит только от q. Если спины ¹0 или ориентированы упорядоченно, то часимцы называются поляризоваными. Вектор поляризации частицы определятся как отношение среднего значения спина к максимальному значению его проекции, то есть .

Если вектор поляризации не параллелен импульсу частицы, то угловое распределение частиц может оказаться не симметричным, то есть будет зависеть от j.

Как правило, оказывается ^ плоскости рассеяния. Геометрический смысл эф.сеч. рассеяния – эффективная площадь мишени, попадая в которую частицы вызывают реакцию.

Сечение ЯР зависит от энергии частиц, типа ядер, вида ЯР, углов вылета и ориентации спинов продуктов реакции.

В ЯР . Налетающие частицы можно охарактеризовать импульсами Û волны де Бройля. Если длина волны де Бройля нелетающей частицы << радиуса ядра (), то для изучения процессов рассеяния применяют метод геометрической оптики, то есть используется классический подход. Если или , то необходимо применять квантовые методы.

В физических опытах или экспериментах непосредственно измеряемой величиной является “выход реакции”. Выходом ЯР W называется - доля частиц, испытавших взаимодействие.

, где I - плотность потока частиц, S – площадь пролетающего пучка, n – концентрация ядер, s - эфф.сеч. рассеяния.

В целом DN определяет число частиц, реагирующих за единицу времени.

Для теоретического вычисления s рассмотрим эксперимент теории рассеяния. Взаимодействие налетающей частицы и мишени можно описать с помощью потенциальной энергии взаимодействия ;

- амплитуда рассеяния

В первом приближении теории возмущений , Þ для сферических сил рассеяния .

Дата добавления: 2015-07-07