Детальное исследование показало, что при больших энергиях начинают действовать механизмы, отличающиеся от механизма составного ядра. Так был предложен механизм прямого взаимодействия со временем жизни .
При этом считается, что нуклон взаимодействует с одним (двумя) нуклонами на поверхности ядра – мишени.
Ядро при этом не возбуждается и можно отметить следующие особенности:
1. Вылетающая частица может иметь высокие энергии, т.к. ядро не возбуждается.
2. Угловое распределение вылетающих нуклонов имеет ярко выраженный максимум.
3. Из тяжелых ядер может вылетать как нейтрон, так и протон.
Из механизма прямого взаимодействия выделяют реакцию срыва и реакцию подхвата.
Срыв – это когда один нуклон дейтрона передается ядру мишени, а второй нуклон остается в первоначальном состоянии. Такие реакции используются для получения монохроматического пучка нейтронов.
Реакция подхвата , - летящая частица подхватывает оторванный от ядра нуклон.
Прямые механизмы разнообразны, при них получаются более сложные ядра (фрагментация, рождение пионов, гиперонов, каонов и т.д.).
Итак, ядерные реакции представляют сложную перестройку ядра. Существуют не только перечисленные механизмы, но и другие. Отметим, что очень часто используются механизм составного ядра Бора и применим он тогда, когда время жизни составного ядра больше характерного ядерного времени (τя~10-23с). Отметим по каким причинам составное ядро обладает не равным нулю временем жизни:
1. В случае распада с испусканием заряженной частицы скорость распада уменьшается из-за наличия барьера.
2. Распад путем γ - излучения происходит очень медленно по сравнению с временем «перестройки» ядерной структуры.
3. Тенденция к равнораспределению энергии в ядре. Избыточная энергия распределяется между нуклонами ядра и не может получаться ситуации, когда значительная доля энергии сконцентрируется на одном нуклоне.
4. Некоторые типы распадов оказываются запрещенными в силу правил отбора.
Реакции, идущие через составное ядро делятся на резонансные и нерезонансные. При энергиях до 100 МэВ она может вызвать взрыв ядра с образованием осколков – процесс образования звезд.
В случае, когда уровни расположены очень густо, реакции могут идти при любой энергии и такая реакция называется нерезонансной, для описания которой используют статистическую модель.
VII) Особое место занимает деление тяжелых ядер. Выделение этого вопроса из раздела ядерных реакций связано с двумя факторами:
1. при делении ядра происходит глубокая перестройка ядра;
2. на использовании реакции деления основана работа ядерных реакторов и вся экспериментальная ядерная физика.
Ядерная реакция деления состоит в том, что тяжелое ядро, поглотив n, делится на 2 (иногда 3 или 4) неравных осколка. История деления очень интересна. В 1931г. Ферми облучая ядра медленными нейтронами, получал исскуственно радиоактивные ядра, соответственно .
Появилась заманчивая мысль: облучая тяжелые элементы, получить трансурановые элементы. Именно с этой целью Ферми начал облучать U нейтронами. И тут появились новости. Почти до 1940г. физики мира изучали это явление и оказалось, что получившиеся продукты имели несколько периодов распада и более того, Z нового элемента относился к середине периодической системы.
Немецкий физик Мейтнер высказал гипотезу, по которой имеет место не образование трансурановых элементов, а наоборот деление урана на два более легких
В 1940 году советские физики Флеров и Петржак обнаружили спонтанное деление у изотопа урана.
Каковы особености деления ядер:
1. при делени освобождается положительная энергия. Величину ее можно оценить по разному: энергия взаимодействующих частиц и конечных продуктов. Оценим ее для случая облучения U235→n
2. Оказалось, что ядра имеют тенденцию к расщеплению на два неравных осколка: массы, которых группируются преимущественно в 2-х зонах
3. Непосредственно после деления каждый осколок обладает значительной энергией возбуждения. Эта энергия идет на испарение нейтронов.
4. Около 1% всех испускаемых испускается через большие промежутки времени после деления 55сек.
5. Наблюдается деление тяжелых ядер на 3 осколка: 2 больших и 1 α-частицу.
6. Обнаруживаются мгновенный γ-лучи с непрерывным энергетическим спектром и Emax=7 Мэв
|