Ядерный в системе из нескольких ядер

При использовании слабо обогащенных материалов гетерогенные систем1л более приемлемы (если не единственно возмол ны). В гомогенных системах, использующих природный уран в смеси с любым из известных замедлителей, единственным исключением из которых является тяжелая вода, не может быть обеспечена самоподдерж вающаяся цепная реакция, так как эти замедлители обладают большим сечением захвата нейтронов. Такие хорошие замедлители, как графит, бериллий (окись бериллия), обычная вода, требуют применения обогащенного ядерного горючего, а при работе на природном уране необходимо применение гетерогенной структуры. Блочное рас-нолол енне ядерного горючего обеспечивает лучшее использование имеющихся нейтронов, так как в этом случае улучшается возмон(ность поддержания ценной реакции. Нейтроны деления, возникающие в системе с энергией порядка нескольких мегаэлектронвольт, в результате упругих и неупругих столкновений с окружающими ядрами замедляются до тепловых скоросте . Если изобразить энергетическое распределение нейтронов как функцию энергии, то окажется, что основная масса нейтронов сосредоточена в сравнительно узком энергетическом интервале. Целесообразно ввести понятие средняя энергия нейтронов в реакторе . [c.18]

Таким образом, в результате спин-решеточной релаксации энергия системы ядерных спинов превращается в тепловую энергию молекул, содержащих магнитные ядра. Этот процесс препятствует выравниванию заселенностей уровней под действием вращающегося магнитного поля т. е. непосредственно ответственен за поддержание избытка ядер на нижнем энергетическом уровне, благодаря чему резонансное поглощение энергии поля можно наблюдать непрерывно. Система магнитных ядер не достигает полного насыщения лишь в том случае, если амплитуда поля невелика, поэтому мощность радиочастотного генератора в ЯМР-спектрометрах обычно не превышает нескольких милливатт. [c.23]

До сих пор, знакомясь с оптической спектроскопией, мы имели дело с дискретными уровнями энергии, расстояние между которыми определяется исключительно внутренним строением вещества. Наряду с такими методами исследования существуют спектроскопические методы, изучающие переходы между дискретными уровнями энергии, положение которых зависит от магнитного поля, приложенного к образцу. Не только электроны, но и ядра некоторых атомов имеют собственный магнитный момент, обусловленный наличием ядерного спина. Различные ориентации ядерного магнитного момента по отношению к внешнему магнитному полю отвечают разным энергиям системы. Переходы между такими квантованными уровнями изучает спектроскопия ядер ного магнитного резонанса. Переходы между уровнями, обусловленными разными положениями электронного магнитного момента в парамагнитных веществах по отношению к магнитному полю, являются предметом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Методы спектроскопии ЯМР и ЭПР имеют много общего близкая физическая природа возникновения спектров и одинаковые принципиальные схемы приборов. Однако далее мы ограничимся рассмотрением только ядерного магнитного резонанса как более универсального метода, нашедшего в настоящее время широчайшее применение в химии. Наиболее часто спектры ЯМР получают на ядрах Н, Р, С, "В, О, Практически в любом соединении можно найти ядра, дающие информативный спектр ЯМР, более того, спектры одного и того же соединения, снятые на нескольких разноименных ядрах, дают особенно богатую информацию. [c.469]

Выясним теперь, что произойдет, если поле Н1 будет приложено вдоль оси х достаточно долго, чтобы вектор М (или, что то же, система ядерных спинов) успел повернуться на угол 0 в сторону оси у. Сразу после выключения Н1 картина будет такой, как показано на рис. 1.4, а. Поскольку вначале движение моментов в плоскости х у было некогерентным, то и компонента макроскопического момента М в этой плоскости была равна нулю. В результате поворота моменты оказываются ориентированными таким образом, что появляется компонента момента М, направленная вдоль оси у. В результате естественных процессов обмена энергией между разными ядрами моменты в плоскости х у начинают расходиться, как показано на рис. 1.4, б. Поэтому наблюдается спад Му с постоянной времени Т . Поскольку магнитное поле не является идеально однородным, ядра в разных частях образца оказываются в несколько различающихся полях Но и, следовательно, прецессируют с немного разными частотами одни ядра прецессируют быстрее, чем вращается система координат, другие — медленнее. Этот процесс вызывает также спад Л1у ] в результате стремится к нулю с постоянной времени Г/, определяемой формулой (1.11). По мере обмена энергией между ядерными моментами и их окружением происходит спин-решеточная релаксация, в результате которой ядерные моменты постепенно возвращаются к направлению оси г, как показано на рис. 1.4, в. Таким образом, Мг- возвращается к своему равновесному значению Мо с постоянной времени Г1. Из рис. 1.4, г ясно, что к тому времени, когда моменты возвращаются в исходное состоя- [c.32]

В простейшем случае каждому решению будет соответствовать своя потенциальная поверхность ...,/ ), причем при конечных расстояниях между ядрами разные потенциальные поверхности не имеют общих точек, т. е. не касаются и не пересекаются. В более сложном случае несколько поверхностей. ..,Яп), соответствующих разным функциям могут иметь общие точки. Если несколько поверхностей. ..,/ ) имеют общую точку при. .., Яп = Яп), го при соответствующей геометрической конфигурации ядер энергии Е я, для нескольких функций I = , 2,. . ., т) оказываются одинаковыми. Тогда соответствующие электронные состояния системы для этой ядерной конфигурации и функции Ч д, относящиеся к этим состояниям, называются вырожденными, или взаимно вырожденными. [c.137]

В гл. IX рассматривалась одна из основных моделей ядра, вполне пригодная для вычисления сечений ядерных процессов основная доля взаимодействий между нуклонами системы заменяется эффективным потенциалом, в области действия которого движутся невозмущенные частицы в рамках такой простой картины остаточные взаимодействия проявляются затем как возмущения. Это была первая модель ядерных реакций, но в 30-х годах она была оставлена, ибо появившиеся тогда первые количественные данные о ядерных сечениях, сведения о резонансах при рассеянии медленных нейтронов резко ей противоречили. В 1949 г. модель была пересмотрена [23] и привлечена к описанию ядерных реакций при высоких энергиях (>100 Мэв) и с тех пор плодотворно использовалась для интерпретации сечений упругого рассеяния и полных сечений взаимодействия вплоть до энергий в несколько Мэв. [c.331]

До этого момента мы обсуждали роль пиона в системах нескольких тел. Сейчас мы обратимся к другой крайней ситуации и исследуем основные свойства пионов, взаимодействующих с ядерным многотельным окружением. Характерной особенностью пиона в ядерной среде является то, что он проявляет взаимодополняющие свойства, действуя в одно и то же время и как внешнее возмущающее поле, и как внутренний источник ядерных сил. С одной стороны, ядро служит преломляющей средой для пионной волны. С другой стороны, пион тесно связан со свойствами низкочастотных коллективных спин-изоспиновых мод в среде, так как длиннодействующая часть ядерной силы, зависящей от спина и изоспина, продуцируется пионным обменом. В предельном случае очень сильного пион-нуклонного взаимодействия такая коллективная мода может появляться даже при нулевой частоте. Соответствующий фазовый переход называется пионной конденсацией [1]. [c.154]

Спонтанное (самопроизвольное) деление представляет собой самопроизвольный распад тяжелых ядер на два (редко три или четыре) осколка —ядра элементов середины Периодической системы. При этом испускается несколько нейтронов. Деление тяжелых ядер сопровождается выделением огромной энергии (оьоло 200 МэВ), во много раз превосходящей энергию других ядерных реакций. Расчеты показывают, что спонтанное деление становится энергетически выгодным уже примерно при 2=50. У всех изотопов природных тяжелых элементов процесс спонтанного деления происходит очень редко. Например, для ядра распад может происходить с выделением а-частицы или путем спонтанного деления. Но последний процесс во много раз менее вероятен. С ростом Z у искусственных тяжелых элементов спонтанное деление становится главным, а иногда единственным из наблюдавшихся до сих пор видов распада. Ядра-осколки при делении одного сорта атомов, как правило, представляют собой изотопы различных элементов. Наиболее часто про-1 сходят процессы несимметричного деления, при котором заряд и масса осколков соответствуют 40 и 60% от заряда и массы исходного ядра. Тяжелое материнское ядро характеризуется сравнительно с дочерними большим содержанием нейтронов поэтому осколки деления обычно являются 3-излучающими, а само деление сопровождается выделением нейтронов. [c.399]

Деление атомных ядер и ядерный синтез. Ядерная энергетика. За рубежом в 1939 г. было показано, что уран, облученный нейтронами, испытывает необычное превращение делится на два осколка с атомной массой, примерно вдвое меньней, чем у урана. Одновременно наблюдается образование нескольких нейтронов. Этот новый тип ядерных превращений получил название деления. В этом же году советские ученые Петржак и Флеров доказали, что деление урана осуществляется не только при облучении нейтронами, но и самопроизвольно. Таким образом, для урана распад может идти одновременно по двум схемам, по типу а-распада и по типу деления. Последний процесс характеризуется большим периодом полураспада (10 лет) и поэтому в природном уране он осуществляется очень редко. Положение здесь аналогично химическим экзотермическим реакциям, которые могут протекать самопроизвольно, но с измеримой скоростью протекают лишь тогда, когда система получает необходимую энергию активации, позволяющую реагирующим частицам преодолеть потенциальный барьер. Для осуществления деления требуется также активация, например, за счет поглощения тяжелым ядром нейтрона. [c.419]

Самопроизвольная, без внешнего воздействия переориентация спина ядра магнитном поле - явление чрезвычайно маловероятное. Напротив, в условиях взаимодействия с переменным электромагнитным полем Ну, прецессирующим в горизонтальной плоскости с частотой Уд, происходит интенсивный обмен радиочастотными квантами между источш1ком поля Ну и системой ядер. При этом каждая переориентация вектора магнитного момента ядра сопровождается испусканием или поглощением кванта энергии Л V = АЕ. Поскольку заселенность верхнего и нижнего уровней неодинакова, при равной вероятности перехода с одного уровня на другой число квантов, поглощаемых системой ядер, будет несколько большим, чем число квантов, испускаемых ею. Вследствие этого, плавно меняя частоту VI переменного поля Ну вблизи Уд, в момент совпадения частот и Уд мы будем наблюдать поглощение энергии радиочастотного поля Ну системой ядер. Это и есть ядерный магнитный резонанс. [c.281]

Первая пара скобок у АЯ означает ожидаемую на основе квантово-механических соображений величину lS.H = Н — НцУ, а вторая пара скобок указывает на то, что берется статистическое среднее по частицам системы. Можно считать, что ((АЯ )) является среднеквадратичным магнитным полем, образованным у ядра за счет магнитных моментов окружающих ядер. На рис. 4 представлено несколько силовых линий от магнитного диполя. Компонент этого магнитного поля вдоль направления поля Яо у диполя к, отстоящего на расстоянии г и от диполя /, и при угле Sjft между радиусом-вектором гд и направлением внешнего магнитного поля Яо составляет для ядерного спина I = 7г [c.31]

В настоящее время внимание исследователей концентрируется на зависимости свойств от состава и строения ядер, а также взаимосвязи строения ядра н электронной оболочки. Ядро — очень сложная система со своими особыми ядерными связями и ядерными силами. Пред.чожено несколько моделей атомных ядер оболочечная, капельная и обобщенная (коллективная). Точное определение строения ядра и создание единой его модели сдерживается в основном вследствие математических трудностей. Можно ожидать в будущем создания сверхбыстрых вычислительных машин и преодоления возникших трудностей, Од1шко можно с уверенностью сказать, что стройная и строгая периодическая система после этого будет еще более всеобъемлющей. [c.42]

Обычно в опытах по ЭПР фигурирует только одно время спин-решеточной релаксации Tie (в разд. 9-2 оно названо Ti). Если при 300 и 77 К это время очень мало, то приходится проводить измерения ЭПР при 20 или даже при 4 К. Однако даже у простейшей четырехуровневой системы, для которой можно выполнить измерения ДЭЯР, существуют по крайней мере три времени спин-решеточной релаксации, регулирующие распределение заселенности на нескольких уровнях. Они указывают не только температурный диапазон, в котором опыты по ДЭЯР могут быть успешно проведены, но и другие экспериментальные условия и определяют природу наблюдаемого спектра. Кроме Tie, имеют дело с релаксационными временами Ты и Тх. В отсутствие СВЧ- или р. ч.-полей обратные величины этих времен представляют собой скорости перехода между уровнями, которые они связывают (рис. 13-4, а) Тщ — время ядерной спин-решеточной релаксации, т. е. время, связанное с переходами AjWs=0, AMj = 1 Тх — время кросс-релаксации , связанное с одновременным переворачиванием спинов , электрона и ядра, т. е. с процессами, для которых А (Ms+Mi) = 0. Обычно Tie<. < Тх< Тт- Для большинства твердотельных систем успешное измерение ДЭЯР требует температуры порядка 4 К. При этих температурах можно достигнуть СВЧ-насыщения при весьма небольшой мощности, так как Tie сравнительно велико. Кроме того, удлинение Tie позволяет ядерным переходам (т. е. s.Mi = = 1) конкурировать с электронными переходами (AAis= l). В экстремальных случаях, например кремний с добавками фосфора, величина Tie порядка часов. Однако обычно значения Ти составляют малую долю секунды. Действительно, при ширине линий ДЭЯР порядка 10 кГц, что соответствует Т2=10 с, значение Tie не может быть меньше, если оно не дает вклада в уши-рение от спин-решеточной релаксации. При Т и Tz такого же порядка величины и при не слишком большом Г можно [c.391]

Постепенное уменьшение потенциальной энергии при превращении gls-электропа системы с отделенными друг от друга ядрами атомов в ls-электрон объединенного атома Не" указывает на то, что в соответствии с квантовомеханическими вычислениями (рис. 33) 1хз-электрон оказывает заметное связывающее действие на атомные ядра в молекулярном ионе водорода Н. С другой стороны, почти горизонтальное направление линии 3 ls па рассматриваемой диаграмме предполагает также в соответствии с вычислением, что 2/ з-электрон оказывает скорее отталкивающее, чем связывающее действие. Следует отметить, что влияние ядерного отталкивания было исключено при построении рис. 34, так как иначе кривые потенциальной энергии поднимались бы круто вверх нри сближении ядер. Поэтому линии, имеющие горизонтальное направление или несколько опускающиеся справа налево, в действительности соответствуют состоянию отталкивания. [c.338]

Наличие в ядрах гиперонов вместо обычных нуклонов, из которых нейтрон уже можно считать первым возбужденным состоянием, конечно, должно несколько повлиять на разнообразные ядерные и атомные свойства, причем д гя атомных электронов поправки будут крайне незначи-тельпыми и во всяком случае никак не скажутся иа периодической системе [31]. [c.99]

Одновременное облучение образца двумя (или несколькими) радиочастотными полями нередко позволяет получить информацию, которую трудно получить другими способами. Если одно из полей используется для наблюдения резонанса, а другое (или другие) используется для возмущения спиновой системы, то такой метод называется двойным (или множественным) ядерным магнитным резонансом. Если частота возмущающего поля совпадает с резонансной частотой одного из взаимодействующих ядер и это поле имеет достаточную мощность, то второе ядро ведет себя в основном поле так, как будто спин-спинового взаимодействия не существует. Такая методика подавления спин-спинового взаимодействия часто приводит к значительному упрощению спектров и облегчает их интерпретацию. Если же возмущающее поле имеет достаточно низкую мощность, то на резонансной частоте основного поля у второго ядра обнаруживается дополнительное расщепление, которое может сопровождаться изменением относительных интенсивностей ком- понент мультиплета. Эта методика называется тиклинг-резонансом или двойным резонансом со слабым возмущающим полем и обладает большими достоинствами при анализе сложных спектров. Изменение интенсивностей при этом обусловлено ядерным эффектом Оверхаузера. [c.330]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология