Лекции профессора Б.С. Ишханова (2013 г.) / li_11
.pdfСоставное ядро
Важнейшей особенностью реакций, идущих через составное ядро является независимость процесса его распада от способа образования.
ab aCWb
aC |
сечение |
образования составного |
ядра частицей |
a, |
|
Wb – вероятность распада составного ядра с вылетом частицы b. Wb |
1. |
||||
|
|
|
|
b |
|
Если ядерное состояние может распадаться с вылетом различных |
|||||
частиц, то полная ширина является суммой парциальных ширин |
|
||||
|
|
|
a |
все |
|
|
a b b |
b i . |
|
||
Учитывая то, что Wb |
b / , |
b |
i |
|
|
b |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ab |
aC . |
|
|
Составное ядро 64Zn
63 Zn n
60 Ni
62 Zn 2n
62 Cu p n
63 Zn n
p 63 Cu
62 Zn 2n
62 Cu p n
Составное ядро
Вероятность образования составного ядра нейтроном nc
определяется произведением вероятностей трёх последовательных процессов:
1)вероятности попадания нейтрона в область действия ядерных сил. Эффективное сечение этого процесса σ0;
2)вероятности P проникновения нейтрона внутрь ядра;
3)вероятности ξ захвата нейтрона ядром.
nc 0 P
Составное ядро
В классическом пределе сечение взаимодействия точечной частицы с мишенью радиуса R описывается величиной
R2 .
При переходе к квантовому описанию процесса взаимодействия нейтрона с ядром необходимо учесть, что налетающий нейтрон имеет длину
волны n , которая зависит от энергии нейтрона E
n (Фм) |
4,5 |
|
|
E(МэВ) . |
|||
|
|||
0 (R n )2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ядро |
|
V (r) |
прошедшая волна |
|
|
Составноеное ядро |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
падающая |
|
|
Прохождение нейтронанейтрона черезчерез |
||||||
|
|
|
нейтронная волна |
|||||||||||
|
|
|
|
потенциальныйьный барьербарьер |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
отраженная нейтронная волна |
||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k0 |
R |
|
|
k |
|
|
r |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Проницаемость потенциального барьера Р для частицы массы m |
||||||||
V0 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
с кинетической энергией Е и орбитальным моментом l 0 |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
4kk0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
(k k0 )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mЕ |
|
|
k0 |
2m(E V0 ) |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В результате отражения на границе ядра нейтронной волны происходит потенциальное упругое рассеяние.
Составное ядро
В модели составного ядра считается, что нейтрон попав в ядро, с вероятностью ξ остаётся в нём.
Сечение образования составного ядра нейтроном σnC
nС 0 P (R n ) |
2 |
4kk0 |
|
||||
|
(k k )2 |
||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
k |
2mE |
, k0 |
2m(E V0 ) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
Формула Брейта-Вигнераа
Сечения рассеяния нейтронов в районе изолированного уровня определяется формулой Брейта-Вигнера
2 |
n2 |
|
|
|
||
nn n |
|
|
|
|
|
|
E E |
|
2 |
|
2 |
||
|
|
. |
||||
|
r |
|
|
|
4 |
|
— полная вероятность распада уровня составного ядра в единицу
времени;
а |
, |
b |
, |
n |
— вероятности распада уровня составного ядра в единицу |
|
|
|
|||
|
времени с вылетом частиц a, b и нейтрона.
Сумма всех парциальных ширин a , b , n , … даёт полную ширину уровня:
a b n
Г – ширина уровня на половине высоты.
Тепловые нейтроны (E ≤ 10 эВэВ))
11348 Cd 2,6 104 барн13554 Xe 3,5 106 барн
|
1 |
|
1 |
|
E |
vн |
|||
|
|
Быстрые нейтроны (E > 1 МэВэВ))
nС |
(R n ) |
2 |
|
4kk0 |
|||
|
(k k0 )2 |
||||||
k k0 |
|
4kk0 |
|
|
1 |
||
|
(k k0 ) |
2 |
|||||
|
|
|
|
||||
Упругое дифракционное рассеяние
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
d |
|
|
|
|
|
J1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
дифр R2 |
|||
|
|
d |
|
дифр |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Сечение неупругого рассеяния nC R2 |
||||||||||||||
полн nC дифр 2 R2
Составное ядро
Какие причины делают составное ядро долгоживущим?
Во-первых, из-за короткодействия ядерных сил движение нуклонов в ядре может быть сильно запутанным. Вследствие этого энергия влетевшей в ядро частицы быстро перераспределяется между всеми частицами ядра. В результате часто оказывается, что ни одна частица уже не обладает энергией, достаточной для вылета из ядра. В этом случае ядро живет до флуктуации, при которой одна из частиц приобретает достаточную для вылета энергию.
Во-вторых, малая проницаемость потенциального барьера для заряженных частиц на несколько порядков уменьшает вероятность вылета протонов из средних и тяжелых ядер.
В-третьих, вылет частиц из составного ядра может затрудняться различными правилами отбора.
В-четвертых, в реакциях с испусканием -квантов, на средних и тяжелых
ядрах в ядре происходит сильная перестройка структуры при испускании
-кванта. Время перестройки значительно превышает характерное ядерное время 10 22 с.