Тепловое излучение тел При столкновении частиц источники радиоактивного излучения нестабильные частицы Класс лептонов альфа-радиоактивные изотопы Процесс аннигиляции Сечение ядерной реакции

Согласно этой модели, ядро состоит из сердцевины – устойчивой внутренней части (нуклоны целиком заполненных оболочек) и «внешних» нуклонов, движущихся в поле, создаваемом нуклонами сердцевины. Под влиянием внешних нуклонов сердцевина ядра может деформироваться, принимая форму вытянутого или, напротив, сплюснутого эллипсоида; может испытывать колебания.

Сечение ядерной реакции

   Сечение ядерной реакции - величина характеризующая вероятность перехода системы двух взаимодействующих частиц в определенное конечное состояние.
   Вероятность ядерного взаимодействия принято определять через эффективную площадь ядра , находящегося на пути пучка. Обозначим число частиц упавших на единичную площадь мишени, расположенную перпендикулярно оси пучка через N0. Пусть на этой площади находится n ядер. Тогда число взаимодействий определяется соотношением

N = N0sigma.gif (61 bytes)n,(3.1)

где sigma.gif (61 bytes) называется полным сечением.
Количество частиц мишени на единицу площади можно рассчитать, если известна толщина мишени

,(3.2)

где - плотность вещества мишени, d - толщина мишени, NA - число Авогадро, А -массовое число.
    Сечение реакции может отличаться от геометрической площади сечения ядра на несколько порядков.
   Сечения реакций определенного типа (например (p,n), (p,d) и.т.д.) называются парциальными сечениями. Часто в данной реакции выделяют сечения процессов приводящих к возбуждению различных состояний конечных ядер. Такие сечения также называют парциальными. Полное сечение реакций складывается из парциальных сечений различных реакций, возможных при данной энергии.

где sigma.gif (61 bytes)b- парциальное сечение реакции.
   За единицу сечения принят 1 барн = 10-24 см2.
   В зависимости от поставленной задачи и условий эксперимента используют также понятия интегрального, дифференциального и дважды дифференциального сечений реакции.
Дважды дифференциальным сечением реакции a + A b + B называется величина

(3.3)

где n - количество частиц мишени на единицу площади, N0 - количество попавших на мишень частиц a, - количество частиц, продуктов данной реакции b, вылетевших в элемент телесного угла  в направлении, характеризуемом полярным и азимутальным углами, и имеющих энергию в диапазоне .
    При исследованиях ядерных реакций измерение дважды дифференциальных сечений является самым распространенным типом эксперимента. Упрощенная схема экспериментальной установки для измерения дважды дифференциальных сечений в реакциях с заряженными частицами споказана на рисунке.

crse.gif (2174 bytes)

На неполяризованную тонкую мишень падает неполяризованный пучок частиц фиксированной энергии. Продукты реакции регистрируются детектором с апертурой S, который расположен на растоянии r от мишени и под углом от направления пучка. В этом случае дважды дифференциальное сечение зависит только от  угла и определяется из соотношения

(3.4)

где Ni - количество зарегистрированных детектором за время измерения частиц-продуктов реакции b, имеющих энергию в диапазоне . N0 - количество упавших на мишень  частиц a. При измерениях на тонкой мишени N0 обычно определяют, измеряя заряд частиц пучка попавших за время измерения в так называемый цилиндр Фарадея. В случае тонкой мишени доля частиц пучка вступивших в реакции с частицами мишени и в результате выбывших из пучка весьма мало (10-5-10-6).

Дифференциальными сечениями реакцииназываются величины:

(3.5)
,(3.6)

Дифференциальное сечение упругого рассеяния в кулоновском поле ядра определяется формулой Резерфорда

,(3.7)

  где Z и z -заряды ядра и налетающей частицы в единицах заряда электрона e, T - кинетическая энергия налетающей частицы, - угол рассеяния.

Интегральным сечением реакции называется величина:

.(3.8)

  Интегральные сечения реакции a + A b + B sigma.gif (61 bytes)ab и обратной реакции b + B a + A sigma.gif (61 bytes)ba связаны между собой принципом детального равновесия:

(3.9)

где ja, jA, jb, jB спины,а и импульсы частиц в системе центра инерции.
    В случаях , когда в реакции участвует -квант необходимо учесть, что для него множитель 2j + 1= 2, так как спин -кванта имеет 2 проекции.

Ядерная энергетика синтеза основана на синтезе легких ядер, протекающего при высоких температурах Т ( 100 * 106 К, когда реагирующая среда является полностью ионизированным газом – плазмой. Изучаются различные схемы удержания горючей плазмы.

Ядерная физика. Физика элементарных частиц