Фотоядерные реакции свойства ядерной материи фотоядерный эксперимент Результат моделирования Клинические применения рентгеновского излучения

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ – это самоподдерживающаяся реакция деления тяжелых ядер, в которой непрерывно воспроизводятся нейтроны, делящие все новые и новые ядра.

   Изучение фотоядерных реакций в широком диапазоне энергий позволяет получать фундаментальные сведения о различных свойствах ядерной материи и ее взаимодействиях. Основные направления исследований можно систематизировать в таблице:

Eγ(МэВ)

Направление исследований

до 5

Астрофизика.

5 - 30

Коллективные возбуждения ядер.
Гигантские резонансы.

30 – 150

Кластерные состояния. Квазидейтроны.

150 – 2000

Нуклонные резонансы.Фоторождение мезонов.
Статическая, динамическая, спиновая структура нуклонов.

до 106

Векторная доминантность, адронизация фотонов.

    В течение многих лет фотоядерные исследования при средних энергиях были ограничены в связи с отсутствием фотонных пучков с требуемыми параметрами, а именно – высокой интенсивностью, монохроматичностью, высокой степенью поляризации, непрерывностью, низким уровнем фона. При этом основным инструментом были тормозные пучки с непрерывным спектром, которые не обеспечивали нужных требований, за исключением интенсивности. При низких энергиях (в области гигантских резонансов) тормозные пучки продолжают применяться за счет развития компьютерных методов обработки данных. В принципе это возможно, потому что в области низких энергий выход реакции заметно растет с ростом энергии фотонов. Но в области средних энергий, то есть выше порога рождения мезонов, без монохроматизации пучка качественные эксперименты стали практически невозможны. Поэтому настоящий спецкурс включает в себя описание методических достижений в создании фотонных пучков.
    Для улучшения качества пучка применялись разные методы. Наибольшее распространение получил метод мечения тормозных фотонов, когда продукты реакции регистрируются в совпадении с рассеянными на тормозном радиаторе электронами. Этот метод позволил получить высокую монохроматичность пучка при достаточно высокой интенсивности, ограниченной быстродействием схемы совпадений. Были разработаны также способы получения тормозных поляризованных фотонов с использованием Томсоновского рассеяния и каналирования. В настоящее время на усовершенствованных таким образом тормозных пучках успешно ведутся работы в различных научных центрах Европы, США, Канады, Японии и других стран. Одним из перспективных методов улучшения параметров пучка стал метод обратного комптоновского рассеяния, который дал дополнительные преимущества для исследования фотоядерных реакций, а именно - более высокую степень поляризации пучка и низкий уровень фона. Этот метод активно используется на различных электронных накопителях для исследования фотоядерных реакций, а также в прикладных целях. Основным недостатком метода обратного комптоновского рассеяния долгое время была относительно низкая интенсивность пучка, но в последние годы найдены методы ее увеличения до значений, сравнимых с тем, что получают на тормозных пучках.
    Разработка новых методов получения гамма - пучков в последние годы способствовала расширению тематики фотоядерных исследований. В частности, это относится к изучению спиновой структуры нуклонов, к астрофизическим приложениям, исследованию нестабильных экзотических ядер и др. Следует отметить, что в результате использования комптоновского пучка получено наиболее точное ограничение на анизотропию скорости света относительно диполя реликтового излучения в мировой системе координат.
    Кроме фундаментальных исследований, фотоядерные методы активно используются в прикладных областях: материаловедении, биологии, практической медицине. Особое значение в этой связи имеет создание пучков синхротронного излучения на электронных накопителях. Эти вопросы также нашли отражение в программе спецкурса, способствующего образованию специалистов достаточно широкого профиля.
    Особое внимание уделяется современным методам компьютерной обработки данных с использованием моделирования. Эти методы достаточно унифицированы, поэтому изучение спецкурса позволит получить необходимое образование для работы в различных ядерных центрах, где ведутся эксперименты на высоком научном и технологическом уровне.
    Приведенные в учебном пособии ссылки (после каждой главы), как правило, не содержат оригинальных статей, а только монографии и обзоры, откуда взяты используемые материалы.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ – это условное название большой группы микрообъектов, не являющихся атомами или атомными ядрами (за исключением протона – ядра атома водорода). В настоящее время открыто около 400 таких частиц (вместе с античастицами).
Фотоядерные реакции курс лекций