3. Ядерные реакции

Символическая запись ядерной реакции

a +A → C *→ b + B,

(3.1)

где С* – возбужденное составное ядро.

Энергетическая схема ядерной реакции для частиц с энергией покоя, отличной от нуля

,

(3.2)

к

M_С

оторая протекает с образованием возбужденного составного ядра , показана на рис. 3.1. На этом рисунке  – сумма энергий покоя частиц a и A до реакции, а  – сумма энергий покоя частиц b и B, образовавшихся в результате реакции. Все массы выражены в энергетических  единицах.  –  суммарные кинетические энергии частиц до и после реакции в СЦИ (система центра инерции); Q – энергия реакции,

;

(3.3)

и  – энергии отделения (связи) частиц a и b относительно составного ядра  .

Энергетическая диаграмма для экзоэнергетической реакция представлена на рис. 3.1а, для эндоэнергетической реакции – на рис. 3.1б.

Энергия, которая может быть передана для возбуждения со­ставного ядра С, образующегося в процессе (3.1)

,

(3.4)

где – кинетическая энергия частицы а в СЦИ.

П остроение векторной диаграммы импульсов для упругого рассеяния нерелятивистской частицы массой на первоначально покоившейся частице массой в ЛСК (лабораторная система координат) приведена на рис. 3.2. Величины, относящиеся к СЦИ, обозначены сверху знаком «~» (тильда). Отрезок AB представляет импульс налетаюшей частицы a в ЛСК. Точка О делит отрезок AB на две части в отношении AO/OB = m_a/M_A. Отрезки AC и CB представляют собой импульсы и частиц a и A после рассеяния в ЛСК. От­резки OB и OE – импульсы и в СЦИ частиц a и A до столкновения. Соответст­венно отрезки OC и OD представляют собой импульсы и в СЦИ частиц a и A после столкновения. Углы и φ – углы рассеяния частиц a и A в соответствующих системах координат.

Построение векторной диаграммы импульсов для частиц, участвующих в ядерной реакции A(a, b)B, показано на рис. 3.3. Частица А (ядро-мишень) в ЛСК покоится. , и – импульсы в ЛСК налетающей частицы и частиц, возникающих в результате реакции, а , = = – те же импульсы в СЦИ. О – центр окружности с радиусом, равным величине импульса :

,

(3.5)

где – приведенная масса возникающих частиц; Q – энергия реакции (см. (3.3)). Отрезок AB представляет собой импульс налетаюшей частицы a в ЛСК. Точка О делит отрезок AB на две части в отношении масс образовавшихся частиц: AO/OB = m_b/M_B. Отрезки AC и CB – импульсы и образовавшихся частиц b и B в ЛСК. Отрезки OF и OE представляют собой импульсы и частиц a и A до столкновения в СЦИ. Соответственно отрезки OC и OD – импульсы и образовавшихся частиц b и B в СЦИ. Углы и φ – углы вылета образовавшихся частиц b и B в соответствующих системах координат.

Пороговая кинетическая энергия (Т_а)_пор налетающей частицы а в ЛСК, при которой становится возможной эндоэнергетическая ядерная реакция

.

(3.6)

Ядро-мишень А в ЛСК покоится, .