Фотоядерные реакции. Пороговый характер. Гигантский дипольный резонанс

Фотоядерными реакциями называют ядерные реакции под действием g-квантов. Поскольку атомные ядра могут испускать γ-кванты, они должны и поглощать их. (g,n) и (g,р). , Было установлено, что на ядрах с А < 100 фотоядерные реакции (g,n) и (g,р) идут с образованием составного ядра, о чем свидетельствовало изотропное распределение вылетающих нейтронов и протонов. Однако для реакций (g,р) на ядрах с А > 100 было обнаружено, что угловое распределение протонов с максимальной энергией не является изотропным, а наблюдается вылет преимущественно в направлении 90˚ к пучку квантов тормозного излучения. Выход протонов был слишком велик (~ в 100 раз) по сравнению с выходом, который предсказыввает модель составного ядра. Колебания вектора электромагнитного поля g-квантов происходят в плоскости, перпендикулярной вектору импульса, а максимальная энергия, которую может иметь протон составляет (T _p)_max = Е _g - ε_p, где ε_p – энергия связи протона в ядре.

Детальное изучение поведения сечения реакций (g,n) и (g,р) от энергии γ-квантов, позволило установить, что для всех ядер сечения s(Е _g) возбуждения фотоядерных реакций имеют в области 10 ÷ 20 МэВ очень широкий резонанс (Г ~ 5 ÷ 6 MэB), за что это явление получило название гигантского резонанса.

Приближенно экспериментальная зависимость (Е _g)_рез от массового числа может быть интерпретирована следующим выражением: (E _g)_рез ~ А^-0,19. Явление гигантского резонанса можно объяснить, если предположить, что вся совокупность протонов ядра совершает коллективные колебания под действием электромагнитного поля g-квантов. Максимум в сечении должен наблюдаться тогда, когда частота собственных колебаний ядра совпадает с частотой g-кванта (E _g = ), находящегося в непосредственно близости от ядра. Позже у легких ядер была обнаружена тонкая структур гигантского резонанса, когда вместо одного широкого максимума на кривой зависимости σ(Е _γ) наблюдается несколько более узких максимумов. Объясняется тонкая структура одночастичными переходами нуклонов между уровнями нуклонных оболочек ядра при поглощении дипольных γ-квантов

60. Нейтрон. Его свойства. Способы получения

61. Измерение массы нейтрона

Схема опыта такова. Нейтроны, образующиеся в реакции (4.6.9), направлялись в ионизационную камеру, которая поочередно наполнялась водородом и азотом. Измерялась максимальная кинетическая энергия ядер отдачи, которая соответствует лобовому столкновению нейтронов с ядрами водорода или с ядрами азота в рабочем объеме ионизационной камеры. Этот метод позволил установить лишь то, что масса нейтрона примерно равна массе протона. Наиболее высокая точность определения массы нейтрона получена при анализе реакции образования дейтона n + ¹H → ²H + γ и обратной ей реакции ²H(γ, n)¹H фоторасщепления дейтона. Если протон неподвижен, то закон сохранения энергии для реакции (4.9.6): а из закона сохранения импульса следует, что При Т _n» 0 получим, что

Массы дейтона и протона m_d и m_p известны с большой точностью, а энергия E _g измеряется современными гамма-спектрометрическими методами. Наиболее точное значение массы нейтрона в настоящее время (1988 г.):m_n = 939,56563±(28) МэВ.

62. Свойства нейтронов различных энергий

Нейтроны эффективно взаимодействуют с ядрами от самых малых достижимых энергий T _n ~ 10^-7 эВ до энергий в несколько сотен эВ По величине кинетической энергии T _n нейтроны разделяются на две большие группы – медленные (0 < T _n ≤ 1000 эВ) и быстрые (T _n > 100 кэВ). Замыкают эти две области энергий т.н. промежуточные нейтроны. В свою очередь, область медленных нейтронов подразделяется на холодные, тепловые и промежуточные нейтроны. Следует, однако, иметь в виду, что любая градация свойств нейтрона по энергии условна.

холодные Т _n < 0,025 эВ,

тепловые Т _n = 0,025 ¸ 0,5 эВ,

резонансныеТ _n = 0,5 эВ ¸ 1 кэВ.

Промежуточные Т _n = 1 ¸ 100 кэВ.

Быстрые Т _n = 100 кэВ ¸ 14 МэВ При взаимодействии с веществом у холодных нейтронов отчетливо проявляются волновые свойства. Нейтронные волны в веществе могут испытывать дифракцию, преломление, отражение (даже полное), могут поляризоваться. В отличие от рентгеновских лучей, которые испытывают рассеяние на электронах, нейтроны рассеиваются на ядрах. Поэтому дифракция холодных нейтронов дает информацию не об электронной, а непосредственно о ядерной, т.е. атомно-молекулярной конфигурации вещества Сечение захвата нейтронов ядрами с уменьшением энергии нейтронов сильно возрастает в соответствии с законом «1/ v _n», где v _n - скорость нейтронов Энергия тепловых нейтронов определяется тепловым равновесием со средой. Сечения реакций нейтронов с ядрами, в том числе и приводящие к делению, в этой области также достаточно Нейтроны с энергией Т _n = 0,5 эВ ¸ 1 кэВ называются резонансными потому, что в этой области для средних и тяжелых ядер сечения нейтронных реакций имеют обычно много тесно расположенных резонансов В промежуточной области энергий нейтронов отдельные резонансы сливаются (исключением являются легкие ядра) и сечения в среднем падают с ростом энергии нейтронов Быстрые нейтроны имеют огромное прикладное значение, так как в большинстве реакций, используемых для получения свободных нейтронов, кинетическая энергия образующихся нейтронов Т _n > 100 кэВ. Полное сечение (сумма сечений всех возможных процессов) в быстрой области , где R - радиус ядра, а - де-бройлевская Быстрые нейтроны с энергией Т _n > 10 МэВ имеют де-бройлевскую длину волны порядка размеров ядра и нейтронная волна может испытывать дифракционное рассеяние уже на ядрах

63.нету- Способы описания нейтронного поля. Потоковые и токовые характеристики.