ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамика тяжелых ядер из "Некоторые вопросы теории ядра Изд.2 " В предыдущей главе мы рассмотрели свойства дейтрона— простейшей ядерной системы, состоящей из двух частиц. Мы видели, что для описания многих процессов, происходящих в системе нейтронпротон в области малых энергий, не требуется детальной теории ядерных сил. [c.146] Для того чтобы выяснить особенности протекания ядерных реакций, в которых участвуют тяжёлые ядра, сравним между собой атомные и ядерные столкновения. [c.146] В том хорошо изученном случае, когда энергия взаимодействия падающей частицы (скажем, электрона) с отдельными электронами атома мала по сравнению с энергией самой частицы, передача энергии от частицы атомному электрону представляет собой довольно редкое явление. Наиболее вероятным будет прохождение частиц через атом без потери энергии, или, иначе говоря, упругое рассеяние частиц. [c.146] Благодаря наличию в атоме тяжёлого ядра мы можем считать, что при атомных столкновениях падающая частица движется В - некотором поле атома, т. е. рассматривать столкновение как задачу одного тела. [c.147] Иные соотношения имеют место при ядерных столкновениях, происходящих с участием частиц, энергия которых значительно меньше энергии связи атомных ядер. [c.147] Наиболее существенным является то обстоятельство, что взаимодействие между сталкивающейся частицей и ядром очень велико. Энергия этого взаимодействия того же порядка величины, что и энергия взаимодействия между отдельными частицами, образующими ядро. По этой причине ядерное столкновение, в отличие от атомного столкновения, является сущее 1венно задачей многих тел (это утверждение не относится к случаю очень быстрых падающих частиц, энергия которых превосходит энергию ядерного взаимодействия). [c.147] Сильное взаимодействие между сталкивающейся частицей и ядром приводит к тому, что очень скоро после соприкосновения с ядром падающая частица теряет значительную часть своей энергии, которая передаётся другим частицам, составляющим исходное ядро. [c.147] Это распределение энергии, сосредоточенной вначале на падающей частице, между всеми имеющимися частицами ядра таково, что ни одна из них, вообще говоря, не будет обладать достаточной энергией, чтобы преодолеть ядерные силы притяжения и сразу покинуть образовавшуюся систему — исходное ядро + падающая частица. Только по прошествии длительного времени, когда благодаря фл ктуации какая-либо частица приобретает достаточную энергию, чтобы преодолеть силы притяжения, действующие на неё со стороны остальных частиц, она сможет покинуть ядро. [c.147] В течение времени существования рассматриваемоЗ системы свойства её не отличаются от свойств обычных ядер, находящихся в сильно возбуждённых состояниях. Поэтому принято называть систему ядро-j-падающая частица составным или промежуточным ядром. [c.148] Следует подчеркнуть, что составное ядро находится в состоянии с положительной энергией иными словами, энергия этой системы превосходит энергию, необходимую для отрыва от составленного ядра, по крайней мере некоторых из частиц, входящих в его состав. [c.148] Выше мы говорили, что только по прошествии длительного времени энергия возбуждения составного ядра может случайно сосредоточиться на какой-либо частице, которая сможет поэтому покинуть составное ядро. При этом совсем не обязательно, чтобы вылетевшая из составного ядра частица была того же сорта, что и первоначальная частица, приведшая к образованию этого ядра. Напротив, вообще говоря, мало вероятно, чтобы природа обеих, частиц была одинаковой, так как имеется много возможностей распада составного ядра. Ещё менее вероятно, чтобы при одинаковой природе налетающей и вылетающей частиц внутреннее состояние ядра не менялось более вероятно, что оставшееся после вылета частицы ядро будет находиться в возбуждённом состоянии. [c.148] Если падающая и вылетающая частицы одной природы, но исходное и образующееся ядра обладают различной энергией, то говорят о неупругом рассеянии частиц. Если частицы отличаются по своей природе, то говорят о ядерном превращении. При ядерных столкновениях оба типа процессов играют существенную роль. [c.149] Процессы излучения в ряде случаев играют существенную роль при ядерных столкновениях. Это связано с тем, что для вылета -кванта требуется меньшая концентрация энергии, чем для вылета других частиц квант может унести с собой меньше энергии, чем вылетающая из ядра частица. Поэтому при малых энергиях возбуждения время жизни составного ядра определяется главным образом взаимодействием ядерных частиц с излзгчекием, хотя это взаимодействие и невелико (в силу малости постоянной тонкой структуры е /Ас и малости отношения v/ , где v—скорость ядерных частиц, а с—скорость света). Отсюда следует, что время жизни составного ядра с небольшой энергией возбуждения (которая лишь немного превышает энергию связи нейтрона или протона в ядре) очень велико по сравнению с характерным ядерным временем. Например, время жизни возбуждённых ядер Сг , излучающих , --кванты с энергией 1 MeV, составляет около 0,65Х X10- сек., что примерно в 10 —10 раз превосходит характерное ядерное время. [c.149] Усилению роли процессов излучения при ядерных столкновениях по сравнению с атомными столкновениями содействует также запутывание частицы в ядре, благодаря чему время, которое проводит падающая частица в ядре, оказывается относительно большим по сравнению с характерным ядерным временем. [c.149] ядерные столкновения характеризуются сравнительно малым упругим рассеянием существенную роль играют процессы ядерных превращений и неупругого рассеяния, а также процессы излучения. [c.149] Поскольку взаимодействие между частицами в составном ядре чрезвычайно велико, вторая стадия (распад составного ядра) должна рассматриваться как отдельное событие, не зависящее от первой стадии — образования составного ядра, т. е. запутывания падающей частицы в ядерном веществе. Конечный результат ядерного столкновения определяется соревнованием между различными возможными процессами распада составного ядра, совместимыми с общими законами сохранения. [c.150] Для того чтобы понятие составного ядра как квазиста-ционарной системы имело смысл, необходимо, очевидно, предполагать достаточно большим общее число частиц, между которыми распределяется энергия, вначале связанная с падающей частицей. [c.150] Что касается энергии падающей частицы, то она не должна быть слишком большой, так как в области больших энергий ядро становится прозрачным для частиц. Понятием составного ядра можно пользоваться, если длина свободного пробега падающей частицы в ядерном веществе мала по сравнению с размерами ядра. [c.150] При 200 MeV длина свободного пробега становится сравнимой с радиусом тяжёлых ядер, при 50 MeV — с радиусом лёгких ядер. [c.151] В этих условиях составное ядро может не образовываться. Если, например, частица с энергией в 100 MeV попадает на тяжёлое ядро вблизи его края, то, испытав одно столкновение и потеряв некоторую часть своей энергии, она может выйти из ядра, не образовав составного ядра и изменив, возможно, лишь свою природу (т. е. нейтрон может превратиться в протон и протон — в нейтрон). Если же частица проходит вблизи центра ядра, т. е. проходит значительное расстояние в ядре, то она может испытать много столкновений и потерять большую часть своей энергии. В результате она может застрять в ядре, образовав составное ядро. [c.151] Вернуться к основной статье