Читать контрольная по физике: "Ядерные реакции" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ 1. Законы сохранения в ядерных реакциях В физике ядерных реакций, как и в физике частиц, выполняются одни и те же законы сохранения. Они накладывают ограничения, или, как их называют, запреты, на характеристики конечных продуктов. Так, из закона сохранения электрического заряда следует, что суммарный заряд продуктов реакции должен равняться суммарному заряду исходных частиц. Поэтому, например, в реакциях (р, n) электрический заряд ядра должен возрастать на единицу. Аналогично проявляется закон сохранения барионного заряда, действие которого для ядерных реакций при типичных (т.е. не слишком высоких) энергиях сводится к тому, что суммарное число нуклонов не изменяется в результате реакции.

Важную роль в ядерных реакциях играют законы сохранения углового момента (момента количества движения) и четности. Сохранение углового момента в реакции А(а, b)В требует выполнения следующего равенства:(1)где - спины участвующих частиц и ядер, а- их относительные орбитальные моменты количества движения. Если налетающей частицей является фотон (, то в левой части соотношения (1) слагаемое относительного углового моментаотсутствует, так как этот момент автоматически учитывается мультипольностью фотона (т. е. входит в состав ). Это же справедливо и для правой части соотношения (1), если реакция завершается вылетом фотона.

Сохранение четности требует выполнение равенства

(2)

Следует помнить, что в ядерных реакциях за счет слабых взаимодействий четность не сохраняется. Приведем пример на использование соотношений (1) и (2).

Пример. Почему в реакции 19F(p, α)16О, идущей через возбужденное 1+ состояние промежуточного ядра 20Ne не образуются состояния Jp = 0+ ядра 16О (рис.1)?

Решение. Эта реакция происходит в результате сильного взаимодействия.

Рис.1 Энергетическая диаграмма реакции 19F(p,α)16O Реакция проходит в две стадии: Из закона сохранения углового момента для 2-й стадии где

Для орбитального момента относительного движения ядра 16O и α-частицы имеем и получаем . С другой стороны, из закона сохранения четности имеем

(3)откуда остается лишь .

Переход в основное и первое возбужденное состояния 16O (Jp = 0+) невозможен, так как в этих случаяхи . Но тогда не выполняется закон сохранения четности (3):

Опытным путем установлено, что в рассматриваемой реакции отношение вероятностей переходов меньше 3 10-13, что является хорошим подтверждением справедливости закона сохранения четности в сильных взаимодействиях.

Относительные угловые моменты , при которых в основном будет происходить реакция, зависят от импульса р налетающей частицы. Пусть масса ядра много больше массы налетающей частицы. Тогда квазиклассический угловой моментчастицы относительно ядра определяется соотношением где b - прицельный параметр (см. рис. 2).

Рис.2 К пояснению понятия парциального сечения σ1Максимальное значениеэтого момента, при котором частица «попадает» в ядро, приблизительно равно pR или

где . Поэтому, если импульс частицы мал (соответственно велика ее приведенная длина волны ), то в реакции могут участвовать лишь частицы с низким угловым моментом . Так, например, если энергия нейтрона ниже 0,1 МэВ, то доминирует взаимодействие нейтронов с= 0 (нейтронная s-волна). Если энергию нейтронов увеличить в 10 раз,

Похожие работы