Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 221. Ядерные реакции под действием нейтронов
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 221. Ядерные реакции под действием нейтронов. Столк-
новение быстрого нейтрона с ядром в большинстве случаев при- водит к р а с с е я н и ю нейтрона, т. е. к изменению направления его полета и передаче при этом ядру части энергии. Возможен, однако, и другой результат столкновения: нейтрон захватыва- ется ядром, и благодаря этому происходит ядерная реакция. Примером ядерной реакции под действием нейтронов является расщепление бора: 10 5
→ 7 3 Li + 4 2 He. (221.1)
Ядро бора, захватывая нейтрон, расщепляется на ядра лития и гелия, разлетающиеся с большой скоростью. Реакцию бора с нейтронами можно наблюдать, поместив в ка- меру Вильсона тонкий слой бора. Облучая камеру быстрыми нейтронами, мы увидим на снимках жирные следы ядер лития и гелия, выходящих во все стороны из слоя (рис. 398, а). Окружим источник нейтронов веществом, содержащим много водорода, например парафиновой сферой диаметром 15–20 см. Теперь на пути в камеру нейтроны будут испытывать соударения
552 Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия с ядрами углерода (A = 12) и, что особенно существенно, с про- тонами. При этом, как мы выяснили в предыдущем парагра- фе, нейтроны будут замедляться и попадут в камеру Вильсона с энергией, во много раз меньшей своей начальной энергии 1 ). Действие парафина будет неожиданным: число следов на сним- ках, а значит число расщеплений ядер бора, многократно уве- личится (рис. 398, б). Следовательно, чем медленнее нейтроны,
Рис. 398. Схема опыта по наблюдению расщепления бора быстрыми (а) и медленными (б) нейтронами: 1 — источник нейтронов, 2 — тонкая борная пленка в камере Вильсона, 3 — парафиновая сфера. Короткие жирные следы вызваны ядрами 7 3 Li, более длинные — α -частицами. Штриховой линией указан путь одного из нейтронов в парафиновой сфере
Помимо скорости нейтрона, эффективность, с которой ней- троны захватываются веществом, зависит еще от рода атомов. Наблюдая прохождение м е д л е н н ы х нейтронов через слой бора, обнаружим, что они почти полностью задерживаются слоем 1 ) Источники испускают нейтроны с энергией, как правило, свыше 1 МэВ. Двигаясь в большой толще парафина, нейтроны замедляются настолько, что их энергия снижается до энергии теплового движения атомов среды (0,03– 0,04 эВ).
Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 553
бора толщиной в доли миллиметра. Подобные же опыты показы- вают, что, кроме бора, сильными поглотителями медленных ней- тронов являются кадмий, литий, хлор, серебро и др. Напротив, такие вещества, как бериллий, тяжелая вода, углерод, висмут, поглощают медленные нейтроны крайне слабо. Сильное поглощение ядрами медленных нейтронов объяс- няется отсутствием сил электрического отталкивания (так как нейтрон лишен заряда) и с у щ е с т в о в а н и е м с и л п р и т я- ж е н и я м е ж д у я д р а м и и н е й т р о н а м и (см. § 225). Быстрый нейтрон пролетает мимо ядра за такой короткий проме- жуток времени, что силы притяжения не успевают отклонить его и втянуть в ядро. Чем медленнее движется нейтрон, тем большее время находится он под действием сил притяжения со стороны ядра и тем легче захватывается им. Захват ядрами является одной из причин, почему нейтроны не существуют длительно в свободном виде. Второй причиной является р а д и о а к т и в- н о с т ь нейтрона. Опыты показывают, что свободный нейтрон с течением времени превращается в протон, испуская при этом электрон и нейтрино (см. § 230). Период полураспада нейтрона — около 15 мин. жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|