5. Ядерные реакции

Ядерными реакциями называют процесс превращения ядер, вызванные их взаимодействием друг с другом или с элементарными частицами.

А +a = B +b - символьная запись реакции, (11.12)

где А и В - исходные и конечные ядра

a и b - исходная и конечная частица (иногда a или b - не одна, а несколько частиц).

Тяжелые ядра при взаимодействии с нейтронами могут разделяться на две приблизительно равные части - осколки деления. Эта реакция называется реак­цией деления тяжелых ядер.

Например:

В этой реакции наблюдается размножение нейтронов. (Был один нейтрон, а стало два).

При коэффиенте размножения нейтронов К >1, (К - количество нейтронов в конце акта деления количество нейтронов в начале акта деления) возможно образование цепной реакции.

В атомных бомбах - неуправляемая, лавинообразная цепная реакция. В атомных станциях - управляемая реакция, в которой за счет графитовых погло­тителей число нейтронов поддерживается на некотором постоянном уровне.

Возможны ядерные реакции синтеза, когда из двух легких ядер образуется одно более тяжелое.

Пример - синтез ядер дейтерия и трития и образования ядра гелия:

При этом выявляется энергия в 4 раза большая, чем при делении ядра урана! Но эта реакция может происходить лишь при сильном сближении и, что возможно при очень высоких температурах (термоядерная реакция). (Такая реакция происходит на Солнце и в водородной бомбе).

Полагают, что такие температуры можно будет создать также лазерным ра­зогревом смеси ядер дейтерия и трития и использовать как источник энергии в будущем.

Лекция12. Элементарные частицы и современная физическая картина мира

1. Элементарные частицы

Микромир элементарных частиц характеризуется масштабом 10^-8м и менее.

Структура строения материи в соответствии с современными взглядами представлена на схеме.

Молекулы и атомы м.

Атомные ядра м.

Элементарные частицы

Адроны (n, p) м адронный уровень (составные частицы)

Кварки	Переносчики взаимодействия	Лептоны
(u, d, s, c, b, t)	(фотоны)

уровень фундаментальных частиц

В настоящее время известно около 400 элементарных частиц. Первоначально, например, нейтрон, электрон, - квант относили к элементарным частицам од­ного уровня. К настоящему времени выяснено, что нейтрон - это составная час­тица и представляет собой объединение 3-х болеемелкихчастиц - кварков. (Аналог - история атома). Поэтому пришлось разделить уровень элементарных частиц на два уровня - адронный уровень, на котором находятся основные час­тицы, в частности, нуклоны, и на более глубокий уровень, который условно назы­вается уровнем фундаментальных частиц. Не исключено, что и фундаментальные частицы, например, электрон, сами являются составными.

Из соотношения неопределенностей следует, что для анализа деталей масштабом r, требуются зондирующие частицы, обладающие импульсом не меньшим, чем p  h/r. Чем меньше структура, тем до больших значений им­пульса и энергии необходимо разгонять зондирующие частицы. В настоящее время, в ускорителях достижимы энергии 10⁹-10¹² эВ, что эквивалентно масштабам структуры r10^-19м.