Ядерные реакции

Ядерные реакции — непременная составляющая окружа­ющего нас мира. Они постоянно протекают в атмосфере, где под действием космических лучей происходят превра­щения одних ядер в другие. Они обеспечивают горение Солнца. Эволюция Вселенной сопровождается сложными цепочками ядерных превращений. А в XX в. человек заста­вил ядерные реакции «работать» — их используют для полу­чения энергии. Изучение ядерных реакций привело к созда­нию самого разрушительного оружия — атомной бомбы.

Ядерными реакциями называют процессы, происхо­дящие при столкновении ядер или элементарных частиц с другими ядрами.

Это достаточно общее определение. Оно включает в себя как упругие процессы, при которых состо­яния взаимодействующих частиц не изменяются, так и не­упругие, в результате которых изменяются квантовое со­стояние или состав ядра, а также рождаются новые частицы.

Для записи ядерных реакций используют выра­жения вида:

X₁ + X₂ + … + X₁’ + X₂’ + …

Слева записыва­ют все начальные частицы, а справа — все конечные. На­пример, реакция, протекающая при бомбардировке ядра азота α-частицами, в результате которой образуется ядро кислорода и вылетает протон, записывается так:

α + ¹⁴N → ¹⁷O + p.

Быстрые заряженные частицы, которыми бом­бардируют мишени, получают с помощью ускорителей. Так создают пучки электронов, протонов, легких ядер и тяже­лых ионов.

В результате ядерных реакций, вызываемых в мишени пер­вичными пучками, образуются вторичные пучки. Это могут быть как заряженные, так и нейтральные частицы. Так форми­руют пучки фотонов, π- и K-мезонов, нейтронов, антипрото­нов. Медленные нейтроны получают в ядерных реакторах.

Если в эксперименте ис­пользуется пучок частиц b, налетающих на покоящие­ся частицы a (их называют мишенью, обычно это яд­ра), а в результате реакции образуются частицы c и d, то схему реакции записы­вают в виде a(b, c)d. Как правило, d — образовавше­еся в результате реакции ядро, а c — вылетающая ча­стица (их может быть и не­сколько, тогда их перечис­ляют a(b, c­₁, c₂, c₃, …)d). Приведенная в качестве примера реакция взаимо­действия α-частиц с ядром азота может быть записана и так: ¹⁴N(a, р)¹⁷O. Интерес­но, что именно эта реакция была первой реакцией превращения стабильных ядер, наблюдавшейся в ла­боратории. Эксперимент был выполнен Резерфор­дом в 1919 г. Материал с сайта http://worldof.school

Часто взаимодействие одних и тех же частиц и ядер приводит к различ­ным результатам. В таких случаях говорят, что ядерная реакция может протекать по различным каналам. Например, при бомбардировке ядра ме­ди протонами в конечном состоянии могут остаться те же частицы: ⁶³Cu(p, p)⁶³Cu (упругий процесс), а могут образоваться раз­личные изотопы меди, цинка или никеля, в зави­симости от того, какие ча­стицы вылетают из ядра: ⁶³Cu(p, n)⁶³Zn, ⁶³Cu(p, pn)⁶²Cu, ⁶³Cu(p, 2n)⁶²Zn, ⁶³Cu(p, 2p)⁶²Ni.

На этой странице материал по темам:

• Характеристика отряда бабочки для 7 класса