ядерная физ / li_12
.pdf
Ядерные реакции
19779 Au 19779 Au
147 N 178 O p
94 Be 127 C n
2713 Al 3015 P n
30 |
|
|
|
30 |
Si |
15 |
P |
14 |
|||
T1/ 2 |
2.5 |
мин |
|
||
Ядерные реакции
ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ КАНАЛЫ РЕАКЦИИ
Сечение реакции и число событийытий NN
dN( , ) |
j n l s |
d ( , ) |
|
d |
d |
||
|
N j n l s
• |
N – число событий в секунду, |
• |
j – поток частиц а через 1 см2 поверхности мишени, |
• |
n – число частиц b в 1 см3 мишени, |
• |
s – площадь мишени в см2, |
• |
l – толщина мишени в см, |
• |
– сечение реакции. |
N |
|
j |
|
|
|
n |
|
l s |
|
|
|
|
|||
события |
|
число частиц а |
|
|
|
число частицb |
|
см |
|
|
см2 |
|
|
|
см2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
сек |
|
сек× см2 |
|
|
|
см3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Законы сохранения в ядерных реакцияхреакциях
|
a A b B |
|
|
|
||||||||||
1. |
Закон сохранения числа нуклонов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2. |
Закон сохранения электрического заряда |
|
|
|
|
|
||||||||
3. |
Закон сохранения энергии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4. |
Закон сохранения импульса |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
||||
Энергия реакции Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
B |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Q (ma mA mb mB)c |
|
|
|
||||||||||
Порог реакции |
(m m |
A |
m m )(m m |
A |
m m )c2 |
|||||||||
|
Eпорог |
a |
|
|
b |
B a |
|
b B |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
Q |
|
1 |
|
ma |
|
Q |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
порог |
|
|
|
|
|
|
mA |
|
2mA |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Законы сохранения момента количестваа движениядвижения JJ
|
|
|
и четности P |
|
|
|
|
J спины |
Ja J A laA Jb JB lbB , |
|
|
||||
участвующих |
в |
реакции |
частиц |
и |
ядер, |
||
l |
их относительные орбитальные моменты количества движения. |
|
|||||
|
Если налетающей частицей является фотон, то в левой части |
||||||
соотношения слагаемое относительного углового момента l A |
отсутствует, |
||||||
так как этот момент автоматически учитывается мультипольностью фотона. Это же справедливо и для правой части соотношения, если реакция завершается вылетом фотона.
Сохранение чётности
PaPA( 1)laA PbPB ( 1)lbB .
В ядерных реакциях происходящих за счет слабых взаимодействий чётность не сохраняется.
Пример
Показать, что в реакции 19F(p, )16O, идущей через возбуждённое 1+ состояние промежуточного ядра 20Ne не образуются состояния J P 0 ядра 16O.
|
|
|
p + |
19 |
1 |
20 |
|
2 |
4 |
+ |
16 |
|
|
|
|
9 F |
10 |
Ne *(1 ) |
2 He |
8 O (3 ). |
|||||
|
|
|
J Ne J16 O J l |
, где J 0, |
J16 O |
3, |
J Ne |
1 . |
||||
|
|
|
P |
P P16 |
( 1)l , |
или 1 |
( 1)( 1) |
( 1)l , l 3. |
||||
|
|
|
Ne |
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
Переход в основное и первое возбуждённое состояния 16O (J P 0 ) невозможен, так как в этих |
||||||||||||
случаях 1 0 |
|
|
(l = 1). В этом случае не выполняется закон сохранения чётности: |
|||||||||
0 |
l |
|||||||||||
|
|
|
|
|
1 ( 1)( 1)( 1)l 1 |
1. |
|
|
|
|||
Закон сохранения изоспинапина II
I a I A Ib IB ,
I3 a I3 A I3 b I3 B
Изоспин cохраняется в сильных взаимодействиях. Проекция изоспина I3 сохраняется в сильном и
электромагнитном взаимодействиях.
Пример
Показать, что в реакции неупругого рассеяния дейтронов на ядре 105 B,
идущей за счет сильного взаимодействия, невозможно возбуждение уровней этого ядра с изоспином I 1.
Реакция
d 105 B d 105 B* .
Дейтрон и 105 B — это ядра с N Z . Поэтому для них I3 (Z N ) / 2 0 и изоспин основного состояния Igs , определяемый правилом Igs I3 , для
каждого из этих ядер тоже равен нулю Igs I3 0. Cохранение изоспина
возможно лишь, если изоспин конечного возбужденного ядра 105 B* также равен нулю I (105 B* ) 0 .
Составное ядро
Важнейшей особенностью составного ядра 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
|
|
|
|
|
все |
a b b |
a b i . |
||||
|
|
|
|
b |
i |
Учитывая то, что Wb b / , (*) можно записать в виде |
|
||||
|
ab |
|
aC |
b |
|
|
|
. |
|
||