Презентация Теория ядерных реакций онлайн

Содержание слайда: Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц 42.(2). Теория ядерных реакций.

Содержание слайда: Модель составного ядра. Теория (модель) составного ядра была предложе-на Н.Бором. Согласно этой теории, ядерная ре-акция протекает в два этапа. На первом этапе частица а проникает в ядро А и захватывается им, образуя промежуточное (составное) ядро С. Энергия влетевшей частицы распределяется между всеми нуклонами ядра, так что ни один из них не обладает достаточной энергией, чтобы сразу вылететь из ядра. Через некоторое время  (время жизни составного ядра) наступает вто-рой этап ядерной реакции: распад составного ядра, при котором из него вылетает частица b.

Содержание слайда: Таким образом, схема ядерной реакции, согласно этой теории, выглядит следующим образом: Таким образом, схема ядерной реакции, согласно этой теории, выглядит следующим образом: a + A → С → B + b. (42.1) Понятие промежуточного ядра имеет смысл, если время его жизни значительно превышает ха-рактерное ядерное время (см. лекцию 16, фор-мула (30.1)): Обычное время жизни промежуточного ядра   10-15 ...10-16с. Чтобы зафиксировать факт его образования применяется метод инвариантных масс.

Содержание слайда: Метод инвариантных масс Рассмотрим в качестве примера реакцию p + 11B5 → 8Be4 +  → 3. (42.2) Ядро 8Be4 живет всего лишь 10-16с, поэтому в эксперименте наблюдаются только 3 аль-фа-частицы. Чтобы зафиксировать факт образования промежуточного ядра, надо измерить энергии E1 и E2 и импульсы p1 и p2 большого количества пар альфа-час-тиц, образовавшихся при распаде ядра 8Be4.

Содержание слайда: Вспоминая, что , надо вычислить Вспоминая, что , надо вычислить инвариантные массы альфа-частиц по формуле (42.3) а затем построить график распределения количес- тва пар таких частиц по их инвариантным массам, показанный на рисунке. Если реакция (42.2) идет на- прямую без образования яд- ра 8Be4, то энергии и импуль- сы альфа-частиц будут рас- пределены хаотически и да- дут кривую вида 1.

Содержание слайда: Если же ядро 8Be4 образуется, то возникающие Если же ядро 8Be4 образуется, то возникающие при его распаде альфа-частицы дадут инвари- антную массу, равную массе этого ядра, т.е. кривую вида 2, из координаты вершины которой можно найти эту массу, а из ширины Γ с помо- щью соотношения неопределенностей Γ  ћ/τ - время жизни ядра. Опыт подтверждает образование ядра 8Be4.

Содержание слайда: Другой критерий правильности теории - проверка независимости распада составного ядра от спо-соба его образования. Сечение реакции (ab), идущей через промежуточное ядро, можно представить в виде произведения двух сомно-жителей: сечения аС образования составного ядра и относительной вероятности его распада Wb по каналу b: Другой критерий правильности теории - проверка независимости распада составного ядра от спо-соба его образования. Сечение реакции (ab), идущей через промежуточное ядро, можно представить в виде произведения двух сомно-жителей: сечения аС образования составного ядра и относительной вероятности его распада Wb по каналу b: (42.4) где W - полная вероятность распада составного ядра по всем каналам: a, b, b' и т.д.

Содержание слайда: Если распад промежуточного ядра не зависит от Если распад промежуточного ядра не зависит от способа его образования, то сечение другой реак- ции (b'b) с тем же составным ядром можно пред- ставить в виде: (42.5) Аналогично, сечения реакций (ab') и (b'b') можно записать в виде: Отсюда следует экспериментально проверяемое соотношение (42.6)

Содержание слайда: Экпериментальные данные сечения некоторых реакций, подтверждающие теорию составного ядра. Экпериментальные данные сечения некоторых реакций, подтверждающие теорию составного ядра.

Содержание слайда: Резонансные и нерезонансные реакции Составное ядро может образоваться только в том случае, если энергия налетающей частицы по-падает в интервал энергий составного ядра. Поэтому сечение реакций, идущих через сос-тавное ядро, обычно резонансным образом за-висит от энергии налетающей частицы. Однако в некоторых случаях промежуточное ядро имеет большое количество настолько близко расположенных уровней, что они сливаются друг с другом, и тогда реакция идет при любой энергии налетающей частицы.

Содержание слайда: Прямые ядерные реакции Не все реакции идут через составное ядро. Ха-рактерный пример прямых реакций - реакции под действием дейтронов. Энергия связи дейтрона настолько мала (2.2 Мэв), что если бы какое-то ядро поглотило дейтрон, то его энергия возбуждения сильно превысила бы среднюю энергию отрыва нуклона от ядра: Md + M(A,Z) - M(A+2, Z+1) = Eсв(A+2,Z+1) - - Eсв(A,Z) - Eсв(2H1)  8(A+2) - 8A -2.2  14 Мэв