2015-05-05
353
Достаточно точно можно определить радиусы ядер при изучении взаимодействия быстрых нейтронов (с энергией 14 МэВ и выше) с атомными ядрами, так как на нейтральные частицы не влияет электрическое поле положительно заряженных ядер мишени, и при большой скорости не проявляются волновые свойства частиц. Вероятность взаимодействия в ядерной физике характеризуется эффективным сечением s, которое для быстрых нейтронов определяется следующим образом.
Пусть N – поток нейтронов, падающих на 1 см2 тонкой мишени (т.е. такой, что ядра мишени не перекрывают, не затеняют друг друга, рис.1). 
Рис.1
Тогда эффективное сечение взаимодействия нейтрона с ядром определяется как
, (3)
где dN – число взаимодействий; n - концентрация ядер в мишени; h - толщина мишени. Из выражения (3) следует, что относительная доля 
провзаимодействовавших нейтронов равна относительной доле площади мишени dS = s nh, занятой всеми ядрами. Здесь s имеет физический смысл площади поперечного сечения ядра.
В случае толстой мишени плотность потока изменяется с глубиной x, и для оценки числа нейтронов, прошедших через мишень, очевидно, надо составить дифференциальное уравнение для некоторого тонкого слоя мишени dx на глубине x:
|
|
|
. (4)
Здесь N (x) – число нейтронов, дошедших до слоя мишени на глубине х; dx - толщина слоя (рис.2).
Рис.2
Решение уравнения (4) имеет вид:
, (5)
где 
– первичный поток нейтронов.
Таким образом, для определения сечения взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами достаточно измерить в специальном опыте ослабление интенсивности пучка нейтронов 
при прохождении его через мишень толщиной h:
. (6)
В этом случае эффективное сечение соответствует геометрическому сечению ядра 
и можно вычислить радиус ядра мишени:
. (7)
Эффективное сечение измеряется в см2. В ядерной физике принята внесистемная единица барн, равная 10-24 см2.
