Түскен бөлшектің энергиясына байланысты әртүрлі реакциялар болуы мүмкін. Реакцияның уақыт шкаласы және әсер ету параметрі. Реакциялардың екі негізгі түрі құрама ядролардың (ҚЯ) әрекеттесулері және тікелей реакциялар
жүктеу/скачать 252,36 Kb.
|
1 2
Байланысты:Каз
|
2.1.1 Ядролық реакция түрлері Түскен бөлшектің энергиясына байланысты әртүрлі реакциялар болуы мүмкін. Реакцияның уақыт шкаласы және әсер ету параметрі. Реакциялардың екі негізгі түрі – құрама ядролардың (ҚЯ) әрекеттесулері және тікелей реакциялар. Бұл реакциялар негізінен уақыт ауқымына байланысты ерекшеленеді. Тікелей реакциялар ҚЯ реакцияларымен салыстырғанда жылдам . Құрама ядро реакциясы екі сатылы процесс. Бұл реакцияларда әрекеттесуші заттар қосылып, құрама ядро түзеді, содан кейін олар түскен бөлшектерге сәйкес келетін немесе сәйкес келмейтін өнімдерге ыдырайды, ҚЯ реакциялары әдетте төмен түсетін энергия. Төмен энергия түскен нуклонның де Бройль коэффициенті жоғары болады. Оның ядроны тұтастай көруіне себеп болатын толқын ұзындығы. Аз энергия әсерлесу уақытының ұзағырақ болуына әкеледі және бұл ядроға өзін қайта ұйымдастыруға жеткілікті уақыт береді, бұл қосылу реакциясына әкеледі. ҚЯ реакциясында түскен бөлшек нысана ядросының нуклондарының бірімен әрекеттесе алады, содан кейін ол басқа нуклондармен әрекеттеседі және бірнеше әрекеттесуден кейін қосынды ядро өзінің қалай пайда болғаны туралы ақпаратты жоғалтады. Қайталанатын әрекеттесулерден кейін бір немесе бірнеше нуклондар қосынды ядродан булану үшін жеткілікті энергияға жете алады. Осыған байланысты ҚЯ реакциялары оның түзілу әдісімен емес, құрама ядроның энергиясымен сипатталады. Фьюжн - ҚЯ реакциясының мысалы. Термоядролық булану гамма-сәулелер мен нуклондардың сәулеленуі арқылы құрама ядроны теңестіру арқылы жүреді. Тікелей реакция нысана ядросының белгілі бір еркіндік дәрежесімен снарядтың бір реттік әрекеттесуіне байланысты болады. Бұл дәреже ұжымдық координат және ядроның бір немесе бірнеше нуклондары болуы мүмкін [44]. Ұжымдық координаттар ядролардың тербелісін немесе айналуын қамтуы мүмкін. Тікелей реакциялар негізінен түскен бөлшектің ауыр ядроның бір немесе бірнеше валентті нуклондарымен әрекеттесуімен байланысты. Түскен бөлшектің энергиясы артқан сайын оның толқын ұзындығы азаяды, нәтижесінде нуклондар мен нуклондар әрекеттеседі. Тікелей реакциялардың мысалдарына серпімділік, серпімсіз реакциялар, тасымалдау реакциялары, нокаут реакциялары, кулондық диссоциация реакциялары және т.б. жатады. Бір бөлшекті тасымалдау реакцияларының маңызды аспектісі оның төменгі қабаттағы ядролық қабықшалардың модельдік күйлерін зерттеу қабілеті болып табылады. Екі түрі де пайда болуы мүмкін энергиялар бар және бұл реакцияның әсер ету параметріне, яғни тікелей соқтығысуға немесе қарауға байланысты. Осы екі шеткі нүктенің арасында бөлшек одан шығып кетпес бұрын квазибайланысты күй пайда болатын резонанстық реакциялар бар. Қалыпты кинематика және кері кинематика Қалыпты кинематикада ауыр ядролардан тұратын нысанаға жеңіл иондар шоғы түскенде реакция жүреді дейді. Кері кинематикада ауыр иондар шоғы жеңілірек ядродан нысанаға тиеді. Радиоактивті иондар (РИС) сәулесі бар қондырғылар келгенге дейін қалыпты кинематикада тікелей реакциялар жүргізілді. Протондарға, дейрондарға немесе альфа бөлшектеріне негізделген жеңіл иондық сәуленің үдеткіштері пайдаланылды. Бұл әдіспен зерттеуге болатын ядролардың түрлері шектеулі болды, өйткені нысаналар міндетті түрде тұрақты немесе ұзақ өмір сүретін ядролардан жасалған. Соңғы бірнеше онжылдықта ядролық картаның нейтронға және протонға бай аймақтарын тереңірек зерттеуге мүмкіндік беретін РИС қондырғылары қол жетімді болды. Екі әдістің де кейбір артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Қалыпты кинематикада кинематикалық жиырылу аз болады, өйткені тірек жүйесі өзгерген кезде кинематика көп өзгермейді. Энергия мен шашырау бұрышы зертханалық жүйеде де, масса центрінде де бірдей. Күшті кері бұруды анықтау қажет эксперименттерде кері кинематика пайдалы. Кәдімгі кинематикадағы реакциялармен салыстырғанда күшті серпілістер олардың жоғары серпініне байланысты нысанадан қашып кете алады. Кері кинематикадағы жарық сәулеленуінің бұрыштық энергетикалық систематикасы осы типтегі реакциялар үшін сәуленің энергиясы мен массасына азырақ сезімтал. Сондықтан эксперименттің талаптарына байланысты бір әдіс екіншісінен артықшылық береді. 2.2 Реакция кинематикасы Тәжірибеде негізгі бақыланатын заттар бір немесе екі соңғы өнімнің энергиясы мен бұрышы болып табылады. Энергияның сақталу заңын пайдалана отырып, келесі қатынасты жазуға болады: мұндағы және - суретте көрсетілгендей сәйкес ядролардың кинетикалық энергиясы мен тыныштық массасы. 2.1. , мұндағы кері серпілу қозу энергиясы. , егер кері қайтарулар негізгі күйде қалса. Реакция үшін реакция сапасы коэффициентінің мәні өнімдер мен әрекеттесуші заттардың жалпы массаларының айырмашылығы ретінде анықталады. Сондықтан беріледі Бұл өнімдердің артық кинетикалық энергиясына тең. Сонымен 2.2 теңдеуден бізде Сәулеге параллель және перпендикуляр бағыттар бойынша импульстің сақталуы тағы екі теңдеу береді. Оларды теңдеумен бірге шешу. 2.2 реакцияның сапа факторы белгілі деп есептей отырып, жеңілірек бөлшектің энергиясын береді. Сол сияқты реакцияның сапа факторының мәнін шығарылатын жарық бөлшектерінің энергиясы мен бұрыштарын өлшеу арқылы да білуге болады. Суретте. 2.2-суретте реакциясындағы бұрышқа байланысты шығарылатын протонның энергиясы көрсетілген. Мұнда біз негізгі күй мен -тің алғашқы үш қозған күйі орналасқанын көреміз және бұл төрт күйді Q факторы арқылы ажырата аламыз. Мұндағы: 2.1-сурет: Екі дененің реакциясы Күріш. 2.2: реакциясындағы бұрышқа байланысты шығарылған протонның энергиясы; зертханалық координаттар жүйесінде -тің алғашқы төрт күйі толтырылғанын көрсетеді. Мұндағы «GS» және «ES» сәйкесінше негізгі күйді және қозған күйді білдіреді. Бұл әдіс 3.4-бөлімде көрсетілгендей әртүрлі реакциялар үшін эжекторларды ажырату үшін пайдаланылуы мүмкін. Сақталу заңдарын бір уақытта шешу арқылы біз реакцияның Q-мәнін аламыз: Тәжірибеде сәуленің энергиясы , сәуленің массасы (ma), снарядтың (мб) және кері айналуы (mY) белгілі болса, онда энергияны (Tb) және снаряд бұрышын (θ) өлшеуге болады, осылайша Q алуға болады. -ядроның қайтаруларының әртүрлі күйлерінің факторлары. 2.3 Бұрмаланған толқынның жуықтауы Тікелей реакциялар болып табылатын бір нуклонды тасымалдау реакциялары ядро құрылымын зерттеудің маңызды құралы болып табылады. Нейтрондардың тасымалдануы (d,p) немесе протонның тасымалдануы (d,n) сияқты реакциялар ядролық модельдерді сынау үшін маңызды болып табылатын бір бөлшектердің күйлерін түсінуге көмектеседі. X(a,b)Y деп белгіленген реакция процесінде (a+X) кіріс деп аталады, ал (Y+b) шығыс деп аталады. «a» және «X» бір-бірімен V потенциалы арқылы әрекеттесе отырып, тығыз байланыста болғанда, әртүрлі шығу арналары ашылуы мүмкін. Тікелей ядролық реакцияларды екі арна арасында өтетін ауысу ретінде қарастыруға болады. Бұл энергияның немесе нуклондардың немесе екеуінің алмасуын қамтиды және бұл өзара әрекеттесетін ядролардың энергиясы мен құрылымына байланысты. Бұл әрекеттесудің өту амплитудасын қысқартылған бірінші ретті Born жуықтауымен жуықтауға болады. мұндағы - сәйкес момент және кіріс және шығыс арналарының массалар центрлері арасындағы қашықтық. Реакция компоненттерінің толқындық функциялары ψi арқылы берілген. Өзара әрекеттесу терминін сфералық гармоника тұрғысынан көп өрістер қатарына кеңейту ретінде жазуға болады. мұндағы fl - сфералық гармоникалардың Yl,m(θ, φ) коэффициенттері. 2.7 теңдеуіндегі l және m тәуелділігі реакциялардың шығу арнасындағы ядроның нақты күйлері үшін берілген бұрыштық импульсті бірегей түрде анықтай алатынын көрсетеді. Born жуықтауында кіріс және шығыс бөлшектер жазық толқындар ретінде қарастырылды, бірақ ядроның ішкі бөлігі бұл толқындарды бұрмалайды, ал жазық толқындар пішіннің кіріс және шығыс сфералық толқындарының жазық толқындарының асимптотикалық қосындысына айналуы мүмкін. Теңдеуді өзгерткеннен кейін. 2.6, DWBA үлгісіндегі өту амплитудасын былай жазуға болады DWBA моделінде бір нуклон берілгенде, серпімді шашырау доминантты арна болып саналады, ал тікелей реакцияларды серпімді шашыраудың бұзылуы ретінде қарастыруға болады. Бұрмаланған толқындық функцияларды және өту амплитудасын есептеу үшін ядролар арасындағы потенциалды есептеу қажет. 2.4. Оптикалық потенциалдар. Оптикалық потенциал ядролар арасындағы өзара әрекеттесулерді ауыстырады, бұл көптеген денелер үшін қиын міндет. Қалған нуклондарға байланысты белгілі бір нуклондағы орташа өріс U орталық потенциалымен бейнеленеді. Екі ядро байланысқанда, олар реакцияға дейін және одан кейін әрбір ядродағы нуклондар жасаған біріккен өріс арқылы әрекеттеседі. Сондықтан U тек олардың арасындағы салыстырмалы координатқа байланысты. Ішкі толқындық функциялары ψX және ψa болатын екі X және a ядросының α бөлімін қарастырайық. Сонда ψα бөлімінің толқындық функциясын былай жазуға болады Жүйенің толық толқындық функциясын ішкі ядролық толқын функциясының ψα және салыстырмалы толқындық функциясының χα көбейтіндісі ретінде жазуға болады, жүктеу/скачать 252,36 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2