Особенности реакции деления с заряженными частицами

 Заряженные бомбардирующие частицы, как, например, альфа-частицы, должны иметь очень большую скорость, чтобы преодолетьэлектростатическое отталкивание между ними и ядром-мишенью. Чем больше заряд бомбардирующей частицы или ядра-мишени, тем большей скоростью должна обладать бомбардирующая частица, чтобы вызватьядерную реакцию. В связи с этим разработано много методов ускорениязаряженных частиц с использованием сильных магнитных иэлектростатических полей. Такие методы осуществляются с помощьюускорителей элементарных частиц, носящих название циклотрон и синхротрон. Частицы, предназначенные для бомбардировки исследуемых ядер, вводят в вакуумную камеру циклотрона. Затем их ускоряют, прикладывая попеременно положительный и отрицательный потенциалы к полым О-образным электродам. Магниты, расположенные выше и ниже этих электродов, заставляют частицы двигаться по спиральным траекториям до тех пор, пока они в конце концов не выходят из циклотрона и не ударяются о вещество, играющее роль мишени. Ускорители элементарных частицнашли применение главным образом для выяснения ядерной структуры исинтеза новых тяжелых элементов.  Долгое время считали, что атомы построены только из протонов и электронов. В 1920 г. Резерфорд предположил существование нейтральной частицы с массой, близкой к массе протона однако эта частица былаобнаружена Чедвиком лишь в 1932 г. Чедвик показал, что при бомбардировке некоторых легких элементов, например бериллия или бора, а-частицами — атомами ионизированного Не " — возникает излучение, представляющее собой поток частиц, не имеющих электрического заряда (т. е. не отклоняющихся в магнитном или электрическом поле) масса такой частицы лишь немногим превышает массу протона. Поскольку нейтрон не заряжен, он может приближаться к другим частицам, не подвергаясь действию электростатических сил этим легко можно объяснить его проникающую способность, которая очень важна для ядерных реакций. [c.15]

    Внедрение примесных атомов в кристаллическую решетку может, в частности, совершаться в результате ядерных превращений, происходящих в кристалле. Такие превращения, сопровождающиеся изменениемпорядкового номера атома, происходят либо в результатесамопроизвольного распада, либо индуцируются корпускулярным или электромагнитным облучением. За исключением реакции деления тяжелыхядер под действием нейтронов ядерные взаимодействия с частицами малыхи средних энергий (не более 10 МэВ) не ведут к образованию продуктов, отличающихся по порядковому номеру от вещества мишени больше, чем на две единицы. При облучении частицами больших энергий (свыше 100 МэВ)возможно образование ядер, весьма далеких по заряду и масс от ядер мишени. Наряду со стабильными при этих взаимодействиях возникаетзначительное количество радиоактивных ядер. Используя их излучение,можно изучать в. облученных кристаллах различные явления, связанные, например, с миграцией наведенных примесей. Применение [c.139]

    Хотя эти данные показывают, что отрицательные ионы, которые, вероятно, действуют как частицы, уменьшающие плотность заряда, могут ускорять обмен, они не дают нам сведений о механизме реакции, не дают ответа на вопрос, идут ли эти реакции за счет переноса электрона или путем переноса атома. Некоторые весьма интересные с этой точки зрения факты вытекают из работы Таубе с сотр. [98] по изучению реакции между Со (NHз)5 P и Сг " в растворах НСЮ4, приводящей к образованию частиц Со " и Сг ". Они нашли, что все образующиеся ионы Сг= " находятся в виде комплекса СгСР" и что если кобальтовый комплекс содержит радиоактивный С1, то в конце реакции последний оказывается в СгСР". Это весьма недвусмысленное указание на то, что перенос атома С1осуществляется через двух-ядерный активированный комплекс

Сечение деления

Ядерное эффективное сечение, эффективное сечение ядра, ядерное сечение реакции, микроскопическое сечение реакции — величина, характеризующая вероятность взаимодействия элементарной частицы с атомным ядромили другой частицей. Единица измерения эффективного сечения — барн (1 барн = 10⁻²⁸м²). С помощью известных эффективных сечений вычисляют скорости ядерных реакций или количество прореагировавших частиц

Эта величина с одной стороны имеет тот же физический смысл, что и в классической механике, то есть эффективное сечение — это площадь поперечного сечения такой области пространства около частицы-мишени, при пересечении которой бомбардирующей частицей-точкой со 100 % вероятностью возникает взаимодействие, но при этом имеются существенные различия:

· ни в пределах объёма ядра, ни вблизи элементарной частицы нет такой области, при пересечении которой другой частицей обязательно произойдёт взаимодействие. Эффективное сечение просто даёт то число взаимодействий, которое в зависимости от его величины должно произойти. При этом в некоторых случаях даже при пересечении бомбардирующей частицей области эффективного сечения взаимодействия не происходит, тогда как в других случаях взаимодействие происходит, несмотря на пролёт частицы за пределами области эффективного сечения.

· эффективные сечения определяются не столько геометрическими размерами сложных микрочастиц или радиусами действия сил, сколько волновыми свойствами частиц. При возникновении связанных состояний область пространства, занятая взаимодействующей частицей, имеет радиус порядка дебройлевской длины волны , а следовательно, сечение порядка . Поскольку обратно пропорциональна скорости, сечение возрастает при убывании энергии. Однако связанные состояния образуются при строгих энергетических соотношениях, и отвечающие им сечения наблюдаются только при избранных значениях энергии, что приводит к очень сложной картине поведения сечений вфункции энергии.

Таким образом, эффективное сечение — это усреднённая по многим случаям взаимодействия величина, которая определяет прежде всего эффективность взаимодействия сталкивающихся частиц и только при определённых условиях даёт представление об их размерах или радиусах действия. В нейтронной физике эта величина также называется нейтронным эффективным сечением ^[1].

Большинство сечений ядерных реакций имеют значения от 10⁻²⁷ до 10⁻²³см², то есть порядка геометрических сечений ядер, однако есть реакции, сечения которых много больше геометрических сечений ядра (порядка 10⁻¹⁸см²) и реакции, к примеру под действием медленных заряженных частиц, имеющие сечения много меньше геометрических сечений

Виды сечений

В зависимости от вида взаимодействия рассматриваются различные сечения с соответствующими обозначениями.

Сечения процессов, не приводящих к изменению структуры ядра, объединяют в сечение рассеяния , включающее:

· — сечение потенциального рассеяния;

· — сечение резонансного рассеяния;

· — сечение неупругого рассеяния.

Для процессов, связанных только с упругим рассеянием, вводят сечение упругого рассеяния:

Сечение образования составного ядра обозначают .

Сечения различных каналов распада составного ядра, не связанные с появлением нейтронов, объединяют в сечение поглощения . Сечения для наиболее характерных каналов распада составного ядра:

· — сечение радиационного захвата

· — сечение деления

· — сечение реакции

· — сечение реакции

Для рассмотрения всех процессов взаимодействия нейтрона с ядром используют полное сечение , которое можно представить в виде:

Для подавляющего большинства ядер в интервале энергий 10⁻³−10⁷ эВ