Введение в ядерную физику / Лекции / Введение в ядерную физику_11_2023
.pdf
Реакция подхвата
p
n |
время |
p |
|
|
|
|
|
n |
Ядро |
|
Ядро |
А,Z |
|
А+1,Z |
•Налетающий протон подхватывает нейтрон из ядра
•Возможны (p,d), (n,d), (d,t) и другие
32
Дифференциальные сечения
•Угловые и энергетические характеристики могут быть охарактеризованы «дифференциальными сечениями»
Пример: a+А b+B
Если ( , ) -углы вылета частицы b, то ( , ) =Nb( , ) – число частиц b в телесном угле на одну частицу А
|
|
= |
, |
|||
|
|
|
|
|
||
|
Ω |
|
Ω |
|||
Для изотропного потока , |
= |
полн |
|
|||
4 |
||||||
|
|
|
|
|||
33
В реакциях срыва и подхвата происходит передача энергии одному нуклону (реакции однонуклонной передачи)
Направление вторичных частиц совпадает с направлением падающей частицы.
Не происходит распределения энергии налетающей частицы между нуклонами ядра, 
Есть избыток частиц высокой энергии
34
Теория Бора промежуточного ядра
При малых энергиях существенен механизм промежуточного (составного, компаунд) ядра
(Н. Бор, 1932г. )
2 этапа:
1)a+А С* Образование компаунд-ядра в возбужденном состоянии
2)распад С* b+B ( испускание , ,p,n,d… )
Пример: |
|
|
Вкул=1.6 МэВ |
|
||
1 + 7 → 8 → 1 + 7 , |
= 0 |
|
||||
1 |
3 |
4 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
→ + 48 , |
= 17.2МэВ |
1+ или 1- ,М1 и Е1 переходы в |
|
|
|
|
→ + 47 , |
= −1.65 МэВ |
состояние 0+ |
|
|
|
|
→ + 36 , |
= −3.5 МэВ |
|
|
|
|
|
→ 24 + 24 , = 17.3МэВ |
0+ или 2+ |
||
промежуточное ядро образуется в разных состояниях (момент и чётность) IP
35
• Сечение реакции = = (образование)x(распад)
•Промежуточное ядро имеет , - момент импульса, магнитный момент и т.д. , время жизни ядра
•Ядро за время распадается (переходит в состояние с меньшей энергией), испуская n,p, ,
•Энергии уровней E промежуточного ядра C* определяются с точностью до ширины уровня Γ = , в зависимости от
• Вероятность распада = |
1 |
, = |
+ |
+ + умножаем на |
|
||||
|
|
|
|
|
и обозначаем Γ Γ …(парциальные ширины),
тогда Γ = Γ + Γ + Γ +
36
•При малых энергиях возбуждения < энергии связи n, p вылет нуклонов невозможен, будут испускаться только
•Если E , то ,
•Энергия возбуждения составного ядра С* : ≈ кин а+ нукл (пренебрегая энергией отдачи ядра C 0)
•Энергия возбуждения E передается всем нуклонам, средняя энергия на нуклон E/A<< нукл , поэтому распад идет медленно
−13 −4 с
37
Схема уровней промежуточного ядра
≈ кин а+ нукл
При малых энергиях возбуждения уровни имеют дискретный спектр: >> Сечение имеет резонансный характер
Основное состояние |
38 |
|
|
|
|
• |
|
= 2 |
= |
|
b2 |
|
|
-вероятность нахождения в состоянии с энергией Е |
||||||||
− 2+ ΓΤ |
2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
= 1 |
|
= |
Γ |
|
|
|
= |
1 |
|
Γ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 |
|
2 |
|
− 0 2+ ΓΤ2 |
2 |
|
||||||||||
• Число переходов в единицу времени
( ) ( )Γ21 = =
Дисперсионный характер |
21 = |
1 |
|
Γ2 |
|
2 |
− 0 2+ ΓΤ2 |
2 |
|||
|
|
|
|||
0
E0 E
39
Принцип детального равновесия
• |
Из инвариантности уравнений движения t -t вероятности переходов 1 2 |
и 2 1 равны |
|
:w12=w21 для системы с дискретным спектром |
|
• |
с учетом статистических весов состояния 2 : P12 =g2 w12 - вероятность перехода из 1 во все |
|
|
состояния 2 (например, g2 =2s+1 для спина s) |
|
• |
P21 =g1 w21 |
|
g1P12 =g2P21 -принцип детального равновесия
Позволяет связать сечения прямых и обратных процессов
A+ A* A+
Или, в более общем случае
A+а A* В+b
Γ2
12~ − 0 2 + Γ 2 2
40
• = |
1 |
( , ) образование промежуточного ядра |
|
|
|||
12 |
|
|
|
|
2 + 1 4 2 /(2 )3 число состояний 1 |
||
• 1 = |
2 + 1 |
||
•2 = (2 + 1) число состояний 2
•= =
• = |
|
|
|
|
заменяем импульс на длину волны |
|||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
• |
= |
( ) |
|
= |
( )Γ |
распад промежуточного ядра |
||||||
|
|
|
||||||||||
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
• |
= |
1 |
|
|
|
Γ |
||||||
|
2 |
|
− 0 2+ ΓΤ2 2 |
|
||||||||
• g1P12 =g2P21
41