3.Механизмы ядерных реакций.

Взаимодействие между бомбардирующей частицей а и ядром-мишенью А может осуществляться двумя различными способами. Ядерные реакции при кинетической энергии бомбардирующих частиц < 10 МэВ, как правило, протекают в два этапа через промежуточную стадию образования составного ядра (Бор, 1936 г.). На первом этапе реакции ядро-мишень А поглощает бомбардирующую частицу а и образуется составное (промежуточное, компаунд-) ядро, которое всегда сильно возбуждено на величину энергии связи частицы а относительно составного ядра и относительной кинетической энергии частицы а и ядра-мишени А. Второй этап - распад составного ядра с испусканием той или иной частицы. Такой способ протекания ядерной реакции получил название механизма составного ядра.

Реакция с образованием составного ядра может быть записана следующим образом:

(4.2.1)

где С* - возбужденное составное ядро (верхний индекс «*»означает возбуждение). Подобно процессу (4.1.2) составное ядро может также испытывать распад по различным конкурирующим каналам.

Составное ядро имеет ряд дискретных квазистационарных энергетических уровней. Ниже (§4.5) будет показано, что возможная энергия возбуждения W_с составного ядра равна

,

(4.2.2)

где _а(С) - энергия связи частицы а относительно промежуточного ядра, а - кинетическая энергия этой частицы в системе центра инерции.

Поглощение частицы а и образование составного ядра С еще не означает, что произошла ядерная реакция. Тип реакции определяется способом распада составного ядра. Согласно (4.2.2) энергия возбуждения составного ядра W_c ≥ ε_a(С), поэтому всегда возможен вылет той же частицы, захват которой вызвал образование промежуточного ядра. Такой процесс называется резонансным рассеянием.

Билет 7

1.Фотоядерные реакции, пороговый характер, гигантский дипольный резонанс

Ф отоядерными реакциями называют ядерные реакции под действием -квантов. Поскольку атомные ядра могут испускать γ-кванты, они должны и поглощать их. Примером фотоядерных реакций могут служить реакции типа (,n) и (,р). Эти реакции часто называют ядерным фотоэффектом из-за наличия энергетического порога Е₀, как и у атомного фотоэффекта. Так же как и атомы, которые могут, как испускать, так и поглощать фотоны, ядра, имеющие в своем составе больше одного нуклона, не являются исключением. Поглощение кванта энергии вызывает увеличение энергии ядра без изменения его нуклонного состава. Такое состояние является относительно долгоживущим и обладает всеми свойствами составного ядра. Распад составного ядра может происходить двумя путями. Если энергия возбуждения ядра меньше энергии связи нуклона, то в конце концов будет испущен -квант. В том же случае, когда энергия возбуждения превышает энергию связи одного из нуклонов, возможен вылет из ядра оного из нуклонов, т.е. ядерная реакция. Энергетический порог этих реакций, подобно красной границе фотоэффекта для атомов, определяемой энергией связи электрона в атоме, определяется энергией связи нуклонов в ядре и равен~8 Мэв. Так как энергия -квантов естественных радиоактивных элементов не превышает 3 МэВ, то фотоядерные реакции под действием -квантов естественных источников можно наблюдать только на ядрах, у которых энергия связи (отделения) нуклона составляет ~ 2 МэВ.

Детальное изучение поведения сечения реакций (,n) и (,р) от энергии γ-квантов, позволило установить, что для всех ядер сечения (Е_) возбуждения фотоядерных реакций (рис. 6.8.2) имеют в области 10 ÷ 20 МэВ очень широкий резонанс (Г ~ 5 ÷ 6 MэB), за что это явление получило название гигантского резонанса