Теории и типы ядерной реакции - Курсовая работа

Вместе с тем она остается той фундаментальной наукой, от прогресса которой можно ожидать выяснения глубоких свойств строения материи и открытия новых общих законов природы. Изучение реакций с обменом несколькими нуклонами между сталкивающимися ядрами позволило исследовать ядерную динамику в состоянии с большими угловыми моментами. После того как стало очевидно, что атом состоит из более мелких частиц, которые произвольно перегруппировываются при радиоактивных преобразованиях, следующий шаг казался почти предопределенным. Сторонники одной школы (Демокрит, Эпикур) утверждали, что нет ничего, кроме атомов и пустоты, в которой движутся атомы. Они рассматривали атомы как мельчайшие неделимые частицы, вечные и неизменные, пребывающие в постоянном движении и различающиеся формой и величиной.Открытие атомного ядра и элементарных частиц явилось результатом изучения строения вещества, достигнутым физикой в конце XIX века. Исследования электрических явлений в жидкостях и газах, оптических спектров атомов, рентгеновских лучей, фотоэффекта показали, что вещество имеет сложную структуру. Уменьшение временных и пространственных масштабов, в которых разыгрываются физические явления, привели к «новой физике», столь непохожей на привычную традиционную классическую физику. Эйнштейном в 1905 году теории относительности привело к радикальному пересмотру представлений о свойствах пространства и времени, взглядов на характер электромагнитного поля. Каждый фотон имеет определенную энергию и импульс: E = h , = (h/ ) , (2) где и - длина волны и частота фотона, - единичный вектор в направлении распространения волны [13, C.132].Квадрат модуля волновой функции, описывающей состояние квантовой системы, вычисленный в некоторой точке, определяет вероятность обнаружить частицу в данной точке. Некоторое время атомное ядро и электроны считались элементарными составляющими вещества. Вначале считалось, что обнаруженные излучения испускаются атомом, и лишь впоследствии стало ясно, что их источником является атомное ядро. Резерфорд показал, что это частицы с массой атома гелия и зарядом 2e. В этой модели предполагалось, что-частица постоянно существует в ядре.Нейтрон, проникающий в ядро, вносит туда энергию, которая в очень короткое время распределяется между всеми нуклонами. Если энергия возбуждения невелика, то разделения ядра не происходит, и ядро, потеряв избыток энергии путем испускания g-фотона или нейтрона, возвратится в исходное состояние. Но если вносимая нейтроном энергия велика, то возбужденное ядро-капля начинает деформироваться, в нем образуется перетяжка, и в результате оно делится на два осколка, разлетающихся с огромными скоростями, вследствие действия между ними сил электростатического отталкивания. Мерой устойчивости ядер к делению является отношение электростатической энергии отталкивания протонов, стремящейся разорвать ядро, к энергии поверхностного натяжения, стремящейся удержать ядро в равновесии [15, C.85]. Т.к. для средних ядер число нейтронов примерно равно числу протонов (N/Z ~ 1), а для тяжелых ядер число нейтронов значительно превышает число протонов (N/Z ~ 1,6), то образовавшиеся осколки деления перегружены нейтронами, в результате чего они выделяют нейтроны деления.В то время как эффективное сечение ? ядерных реакций под действием медленных нейтронов достаточно большое и превышает геометрическое сечение ядра, величина ? для ядерных реакций под действием протонов малых энергий бесконечно мала и увеличивается с увеличением их энергии. По этой причине, только в случае существования большей собственной энергии протон может подойти близко к ядру и вызвать ядерную реакцию. В случае ядер с малым массовым числом ядерные реакции под действием протонов могут происходить при меньших значениях энергии протонов, поскольку возникает вероятность туннельного эффекта.Если большинство ядерных реакций под действием частиц, энергии которых равны несколько ЭВ происходят с созданием промежуточного сложенного ядра, то для ядерных реакций под действием дейтронов характерными являются так званные прямые реакции без создания сложенных ядер. При изучении ядерных реакций под действием дейтронов установлено, что при энергиях дейтрона от 1 до 8 МЭВ происходят преимущественно реакции (D, p). Энергетический порог реакции типа (D, n), оказывается высшим, чем порог предыдущего типа реакций, что оставалось непонятным с точки зрения гипотезы строения ядра. Они предположили, что в случае бомбардировки ядер дейтронами с большей вероятностью происходит захват ядром только одного с нуклонов. Если нейтрон окажется возле ядра на расстоянии действия ядерных сил, а протон дейтрона будет на сравнительно большем расстоянии, то нейтрон захватывается ядром, а протон отрывается и продолжает движение не проникая в ядро.Такие реакции могут происходить когда энергия ? - квантов больше энергии связи нуклонов в ядре. Под действием ? - фотонов высоких энергий и частиц, энергия которых выше 100 МЭВ, ядро может «взорваться», распавшись на большое количество осколков.

Содержание

Введение

Глава 1. История исследования ядерной реакции

1.1 Теория относительности и квантовая теория

1.2 Нерелятивистская квантовая теория

1.3 Создание первой ядерной реакции

Глава 2. Типы ядерной реакции

2.1 Ядерные реакции под действием нейтронов

2.2 Ядерные реакции под действием протонов

2.3 Ядерные реакции под действием дейтронов

2.4 Ядерные реакции под действием ?- квантов

2.5 Деление тяжелых ядер

Заключение

Список использованной литературы реакция ядерный нейтрон протон