- •Глава 1.Строение и основные характеристики атомных ядер
- •§1.1. Протонно-нейтронная структура ядра.
- •§1.2. Электрический заряд ядра
- •§1.4. Энергетические характеристики ядра
- •§1.5. Размер ядра
- •§1.6. Спин, магнитный и электрический моменты ядер
- •1. Спин ядра
- •2. Магнитный момент ядра
- •3. Электрический момент ядра
- •§1.7.Возбужденные состояния ядер
- •§1.8.Четность
- •§1.9. Ядерные силы
- •§1.10.Изотопический спин
- •§1.11.Статистика
- •Глава 2. Модели атомных ядер §2.1.Необходимость и классификация моделей
- •§2.2.Капельная модель
- •§2.3.Оболочечная модель
- •Глава 3. Радиоактивные превращения ядер §3.I. Определение, виды радиоактивности, радиоактивные семейства
- •§3.2.Основные законы радиоактивного распада
- •§3.3.Активация
- •§3.4. Альфа –распад
- •§3.5.Бета –распад
- •§3.6.Гамма–излучение ядер
- •Глава 4. Ядерные реакции §4.1.Основные понятия иклассификация
- •§4.2.Механизм ядерных реакций
- •§4.3.Сечения ядерных реакций
- •§4.4.Законы сохранения в ядерных реакциях
- •§4.5.Кинематика ядерных реакций. Импульсная диаграмма
- •§ 4.6.Реакции под действием заряженных частиц
- •1. Общие свойства
- •2. Реакции под действием α-частиц
- •3. Реакции под действием протонов
- •4. Реакции под действием дейтонов
- •§4.7.Термоядерный синтез
- •§4.8.Фотоядерные реакции
- •§4.9. Реакции под действием нейтронов
- •1. Основные свойства нейтронов
- •2. Источники нейтронов
- •3. Энергетические группы
- •4. Взаимодействие нейтронов с ядрами
- •5. Резонансные процессы
- •Глава 5. Деление ядер §5.1. Открытие и капельная модель
- •§5.2. Основные свойства вынужденного деления
2. Реакции под действием α-частиц
Основными видами реакций, идущих под действием α-частиц, являются реакции типа (α, p) и (α,n). Два фактора, которые определяют протекание этих реакций: высота кулоновского барьера и величина энергииSα(C)связи α-частицы в составном ядре.
Для того, чтобы реакция была эффективной кинетическая энергия α-частицы должна быть сравнима с высотой кулоновского барьера, т.е. . Поэтому энергия возбуждения составного ядра
. |
(4.6.8) |
В
Таблица 4.6.1
Средние значения
величин, МэВ
Z
<20
60
80
Bс
Sα(C)
Wc
10
8
18
20
0
20
25
-5
20
Такая величина энергии возбуждения составного ядра существенно превышает не только энергию связи вылетающего нуклона, но и высоту кулоновского барьера в случае вылета протона. Другими словами, при энергиях должны примерно с равными вероятностями идти реакции как типа (α, р), так и типа (α,n).
Первой ядерной реакцией была реакция (,р) на ядрах 14N(см. (4.1.3)). В реакциях(,р) было впервые установлено наличие резонансной зависимости сечения реакций от кинетической энергии α-частиц. Изучение выхода экзоэнергетической реакции
+ 2,26МэВ |
(4.6.8) |
показало, что зависимостьY(Т)для этой реакции имеет ступенчатый характер (рис. 4.6.2), что в соответствии с (4.6.7)означает наличие максимумов в зависимости(T),которые свидетельствуют орезонансном характереядерной реакции. Наличие максимумов в сечении означает, что-частица с соответствующей энергией захватывается на один из квазистационарных уровней составного ядра. В дальнейшем было установлено, что многие типы реакций имеют резонансный характер. Напомним, что объяснение механизма возникновения резонансов было дано Бором (см. §4.2).
Именно реакции (α, р), осуществленные в 1919 г. Резерфордом на азоте и алюминии, позволили установить, что ядра протия входят в качестве простейших составных элементов в более сложные ядра. Это дало повод присвоить им наименование протонов, т.е. простейших.
Реакции (α, p) дают, как правило, стабильные продукты.
В реакции типа (α, n)
|
(4.6.9) |
Чедвик в 1932г. впервые обнаружил свободный нейтрон. Эта реакция экзоэнергетическая (Q = 5,5МэВ), отличается чрезвычайно большим выходом Y = 2,510-4и до сих пор широко используется для получения нейтронов в простейших радиоактивных источниках нейтронов. -Активный нуклид (210Ро,238Рuи др.), имеющий достаточно высокую удельную активность, смешивается с порошком бериллия и смесь помещается в герметичную ампулу размером ~ 1см.
Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1934 г. впервые показали, что с помощью реакций типа (,n) можно получать, в отличие от реакций (α,p), которые дают, как правило, стабильные продукты, искусственные радиоактивные ядра. В настоящее время реакции(,n) используются для получения искусственных радионуклидов на ускорителях заряженных частиц, например, на циклотронах. Примером такой реакции может служить процесс
, |
(4.6.9) |
входной канал которого идентичен (4.6.8).