Ядерні реакції: доповідь

Ядерні реакції – неодмінна складова оточуючого нас світу. Вони постійно протікають в атмосфері, де під дією космічних променів відбуваються перетворення одних ядер в інші. Вони забезпечують горіння Сонця. Еволюція Всесвіту супроводжується складними ланцюжками ядерних перетворень. А в XX в. людина змусив ядерні реакції «працювати» – їх використовують для отримання енергії. Вивчення ядерних реакцій привело до створення самого руйнівного зброї – атомної бомби.

Ядерними реакціями називають процеси, що відбуваються при зіткненні ядер або елементарних частинок з іншими ядрами.

Це досить загальне визначення. Воно включає в себе як пружні процеси, при яких стану взаємодіючих частинок не змінюються, так і непружні, в результаті яких змінюються квантовий стан або складу ядра, а також народжуються нові частинки.

Для запису ядерних реакцій використовують вирази виду:

X1 + X2 + … + X1 ‘+ X2’ + …

Зліва записують всі початкові частки, а праворуч – все кінцеві. Наприклад, реакція, що протікає при бомбардуванні ядра азоту α-частинками, в результаті якої утворюється ядро ​​кисню і вилітає протон, записується так:

α + 14N → 17O + p.

Швидкі заряджені частинки, якими бомбардують мішені, отримують за допомогою прискорювачів. Так створюють пучки електронів, протонів, легких ядер і важких іонів.

В результаті ядерних реакцій, що викликаються в мішені первинними пучками, утворюються вторинні пучки. Це можуть бути як заряджені, так і нейтральні частинки. Так формують пучки фотонів, π- і K-мезонів, нейтронів, антипротонів. Повільні нейтрони отримують в ядерних реакторах.

Якщо в експерименті використовується пучок частинок b, що налітають на покояться частки a (їх називають мішенню, зазвичай це ядра), а в результаті реакції утворюються частинки c і d, то схему реакції записують у вигляді a (b, c) d. Як правило, d – утворилося в результаті реакції ядро, а c – вилітає частинка (їх може бути і декілька, тоді їх перераховують a (b, c1, c2, c3, …) d). Наведена в якості прикладу реакція взаємодії α-частинок з ядром азоту може бути записана і так: 14N (a, р) 17O. Цікаво, що саме ця реакція була першою реакцією перетворення стабільних ядер, що спостерігалася в лабораторії. Експеримент був виконаний Резерфордом в 1919 р.

Часто взаємодія одних і тих же частинок і ядер призводить до різних результатів. У таких випадках кажуть, що ядерна реакція може протікати по різних каналах. Наприклад, при бомбардуванні ядра міді протонами в кінцевому стані можуть залишитися ті ж частки: 63Cu (p, p) 63Cu (пружний процес), а можуть утворитися різні ізотопи міді, цинку або нікелю, в залежності від того, які частки вилітають з ядра: 63Cu (p, n) 63Zn, 63Cu (p, pn) 62Cu, 63Cu (p, 2n) 62Zn, 63Cu (p, 2p) 62Ni.

Посилання на основну публікацію