double arrow

Механизм составного ядра

Рассмотрим механизмы ядерных реакций, использующиеся для количественного и качественного описания ускоренных нуклонов и других частиц.

Рассмотрим механизм составного ядра. Объяснение большого количества ядерных реакций стало возможным благодаря выдвинутого в 1936 г. предположения Бора о том, что ядерные реакции протекают в две стадии с образованием промежуточного возбужденного ядра. Основываясь на очень плотной упаковке нуклонов в ядре и малом радиусе действия ядерных сил, Бор сделал вывод, что нуклоны, образующие ядро и падающие на него сильно взаимодействуют друг с другом. Поэтому, при достижении поверхности ядра, падающий нуклон мгновенно сливается с ядром и образует промежуточное (составное или компаунд- ядро) ядро в возбужденном состоянии.

. Возбужденное состояние ядра по Бору энергетически невыгодная система и поэтому оно распадается . Поэтому, сечение этой реакции можно выразить как произведение сечения образования составного ядра и вероятности распада этого ядра с испусканием частицы , где

–сечение образования промежуточного ядра;

– доля его распада, которая приводит к испусканию частицы b;

Опыт показывает, что составное ядро – чрезвычайно долго живущая система по сравнению с ядерным временем . Если бы частица просто проскакивала через ядро, то время их взаимодействия было бы на 5-7 порядка меньше. Такое большое время не является неожиданным по Бору: падающий нуклон, попав в ядро при сильном взаимодействии, быстро перераспределяет свою энергию среди всех нуклонов ядра из-за многократных соударений. Поэтому, даже при энергии 30 МэВ у падающего нуклона, и при массовом числе А=100 ни одна частица не может покинуть ядро. А удаление из ядра возможно при энергиях 8 МэВ. В то же время концентрация всей энергии на одной частице – явление маловероятное. Сравнительно большое время жизни составного ядра позволяет забыть о том, как оно образовалось. И в нем устанавливается статистическое равновесие. Именно поэтому, Бор ввел гипотезу, о независимости распада от способов его образования. Эта идея оказалась плодотворной для объяснения процессов при сравнительно небольших энергиях.

Гипотезу Бора подтверждают 6 ядерных реакций, идущих через одно составное ядро.

Анализируя эти реакции с цинком, рассуждаем следующим образом:

В этих случаях энергия p и α брались такими, что энергия возбуждения составного ядра Zn64 во всех случаях оказалась одинаковой.

Анализируя результаты с Zn рассуждаем так:

Если сечение реакции , то для реакции, вызванных бомбардировкой одних и тех же частиц . Для реакции ведущих к образованию тех же продуктов, но идущих под действием других частиц, например . А раз равны правые части, то будут равны и левые . Получается, что сечение рассмотренных типов реакции одинаковы. Но опыт показывает, что сечение не всех типов реакций одинаковы. Вероятность распада выражают через ширину уровней Г. Понимают этот параметр как вероятность того, что произойдет то или иное превращение ядра, которое зависит не только от энергии частицы, но и от того, что ядерные реакции произойдут по каким то каналам. Пусть некоторое ядро А может распасться по трем каналам,

Величина, равная называется шириной уровня. Бор предположил, что увеличение сечения связано с резонансным захватом частицы, когда ее энергия равна одному из энергетических уровней составного ядра. Позже это было теоретически объяснено в работах Брейта – Вигнера. Концепция составного ядра применима для средних и тяжелых ядер и для энергий вплоть до несколько десятков МэВ. При больших энергиях, длина свободного пробега в ядре становится меньше радиуса ядра, и вероятность захвата нуклона ядром уже не будет равна единице. Формула Брейта – Вигнера: оценивает именно крайние случаи энергии и реально действует, когда энергия возбуждения равна какому – то среднему резонансному уровню, Ев0 – сечение сильно возрастает.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: