Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 220. Свойства нейтронов
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ
| § 220. Свойства нейтронов. Испускание нейтронов было об-
наружено впервые (в 1932 г.) при облучении бериллия α-части- цами. Происходящая при этом ядерная реакция состоит в захва- те α-частицы ядром бериллия, в результате чего образуется ядро углерода и испускается нейтрон. Уравнение реакции записывает- ся так:
9 4 Be + 4 2 He → 12 6 C + n. (220.1)
Здесь символ n означает нейтрон. В дальнейшем было открыто много других ядерных реакций, в которых также выделяются нейтроны. Однако реакция α-частиц с бериллием по-прежнему Рис. 395. Схема камеры Виль- сона, облучаемой нейтронами:
ла, содержащая смесь α -радио-
активного вещества с берилли- ем), 2 — парафиновая пленка. Нейтроны выбивают из парафи- новой пленки быстрые протоны, дающие в камере следы применяется для получения ней- тронов. До сего времени в ка- честве компактных и с т о ч н и- к о в н е й т р о н о в пользуют- ся ампулами, заполненными сме- сью α-радиоактивного вещества с порошком бериллия. Поместим такой
источник нейтронов возле работающей ка- меры Вильсона, внутри которой укреплена пленка вещества, со- держащего водород (например, парафина С 22 Н
). На фотогра- фии в камере мы увидим сле- ды, исходящие из пленки и пред- ставляющие собой следы про- тонов, как об этом можно су- дить по характеру ионизации (см. схематический рис. 394). Все следы идут от пленки впе- ред, если смотреть из источни- ка. Эти следы созданы прото- нами, в ы б и т ы м и из плен- ки в результате ударов быстрых нейтронов, летящих из источни- ка. Следов самих нейтронов, пересекших камеру, на снимках нет. Н е й т р о н ы, следовательно, н е п р о и з в о д я т з а- м е т н о й и о н и з а ц и и, т. е. в отличие от заряженных частиц 550 Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия практически не взаимодействуют с электронами. При прохожде- нии через вещество нейтроны взаимодействуют только с атом- ными ядрами, но так как размеры ядер очень малы, то нейтроны сталкиваются с ними очень редко (см. упражнение 40 в конце главы). Этим объясняется способность нейтронов свободно про- ходить сквозь толстые (измеряемые сантиметрами) слои веще- ства (например, стенки источника и камеры в опыте, изображен- ном на рис. 395). Как видно из рис. 395, наибольшую длину следа (а наиболь- шую энергию) имеют протоны, выбитые в направлении движения нейтронов, а не под заметным углом к нему. Эту особенность нетрудно понять, рассматривая столкновения нейтрона с прото- ном как удар упругих шаров р а в н о й м а с с ы. Ударяемый шар летит точно вперед только при л о б о в о м у д а р е (рис. 396). Но в этом случае ударяющий шар останавливается, т. е. пе- Рис. 396. Лобовой удар упругих шаров равной массы: а) до удара;
рость ударяемому редает ударяемому шару в с ю с в о ю э н е р г и ю. Движению протона под углом к направлению начальной скорости нейтро- на соответствует б о к о в о й у д а р (рис. 397). При боковом ударе ударяющий шар не останавливается, но изменяет направ- ление движения, передавая второму шару лишь ч а с т ь с в о е й э н е р г и и. При столкновении н е р а в н ы х п о м а с с е шаров пе- редача энергии не столь велика, как при столкновении шаров равной массы, и тем меньше, чем больше различие в массах шаров. В самом деле, при ударе о тяжелый шар легкий шар отскакивает назад, сохраняя почти всю свою энергию. Тяжело-
Гл. XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия 551
му шару передается поэтому малая доля энергии легкого шара (см. упражнение 41 в конце главы). Рис. 397. Боковой удар упругих шаров равной массы: а) до удара;
направлению движения ударяющего шара и воспринимает лишь часть энергии последнего Аналогия с ударом шаров приводит к следующему выводу. При соударениях с ядрами нейтроны теряют энергию, т. е. замедляются. Замедляющее действие соударений тем больше, чем легче ядро, т. е. чем ближе масса ядра к массе нейтрона. Особенно с и л ь н о е з а м е д л е н и е п р о и с х о д и т п р и с о у д а р е н и я х н е й т р о н о в с равными им по массе п р о- т о н а м и.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|