Нуклоны высокой энергии

Целение ядер под действием нуклонов высокой энергии 657 [c.657]

Деление ядер и процесс образования многозарядных частиц под действием нуклонов высокой энергии [c.657]

Повышенной распространенностью характеризуются также элементы в области порядковых номеров 22 (титан) — 28 (никель), что обусловлено особо высокой энергией связи нуклонов в этих ядрах (8,7 Мэе на один нуклон). [c.51]

При облучении ядер атомов заряженными частицами высокой энергии, например протонами или а-частицами (энергия порядка нескольких сот МэВ), возникает новый вид ядерных превращений (скалывание). При этом наряду с ядром более легкого радиоактивного элемента образуются нуклоны с различной массой. [c.304]

Протоны и другие частицы очень высоких энергий позволили не только открыть новые ядерные реакции, но и проникнуть еще глубже в тайны ядра. Установлено, что в результате ядерных реакций с частицами больших энергий из ядер (или нуклонов) вылетают новые элементарные частицы. Первая из них была открыта в 1948 г. в реакциях с альфа-частицами, ускоренными до 380 Мэе. Она имела массу, равную 273 электронным массам, и получила название пи-мезон, что в переводе на русский язык означает средний . Действительно, масса пи-мезона занимает промежуточное положение между массами электрона и протона. Следует отметить, что пи-мезоны были обнаружены еще в 1937 г. в космических лучах. [c.24]

Для большинства практических целей область высоких энергий начинается от энергий пиона около 1 ГэВ. Здесь нас больше интересует область низких и промежуточных энергий вплоть до Д(1232)-резонанса и выше. Напомним (см. гл. 2), что в этой области пион-нуклонное взаимодействие на самом деле определяется S- и р-волнами. На основе этого наблюдения мы сейчас обсудим аналогию между рассеянием пионов в ядерной материи и дипольным рассеянием света в среде. [c.155]

В 1947 г. опыты по изучению взаимодействия частиц высокой энергии со сложными ядрами привели Г. Сиборга и его сотрудников к открытию нового типа ядерных превращений — реакции глубокого расщепления [1]. Для реакций, протекающих при взаимодействии частиц низкой энергии с ядрами, характерно, что как кинетическая энергия, так и энергия связи падающей частицы целиком передаются бомбардирующему ядру и быстро распределяются в нем среди всех нуклонов. [c.637]

Попытка их теоретического объяснения была сделана Р. Сервером [2]. Он предположил, что время столкновения между бомбардирующей частицей и одним из нуклонов ядра мало (10-22— 10-21 (.gjj) JJO сравнению со временем, необходимым для перераспределения энергий между нуклонами в ядре в результате их столкновений. Подобное предположение позволяет рассматривать первый этап процесса взаимодействия частиц высокой энергии со сложным ядром как результат столкновения между бомбардирующей частицей и индивидуальными нуклонами [c.637]

Чтобы преодолеть ядерные силы и вызвать ядерные превращения, нужны источники энергии значительно более мощные, чем те, которые в настоящее время применяют. Эти воздействия затрагивают лишь внешнюю электронную оболочку атомов, не затрагивая атомные ядра, в которых связи нуклонов во много раз превышают связи ядра с окружающими его электронами. Ядерные превращения, как известно, впервые удалось осуществить только в 1919 г. английскому ученому Э. Резерфорду, подвергшему атомы бомбардировке а-частицами высокой энергии, излучаемыми при радиоактивном распаде полония (см. гл. III). [c.467]

Изучение превращений мезонов и рассеяния ядер высокой энергии привело к заключению, что протон и нейтрон нужно расс.матривать как два состояния одного и того же нуклона. Положительные и отрицательные мезоны также являются разными состояниями [одной частицы. Таким образом, [c.157]

Самые высокие энергии связи имеют ядра с массовыми числами приблизительно в интервале 40 и 85 следовательно, они являются самыми устойчивыми. К неустойчивым относятся очень легкие (особенно дейтерий) и очень тяжелые элементы. Ядра с массовыми числами более 220 обладают энергиями связи примерно 7,6 Мэв на нуклон, т. е. на 1,0—1,2 меньше энергии связи ядер со средними массовыми числами. Этим объясняется неустойчивость тяжелых ядер. [c.783]

Было обнаружено также, что анализ экспериментов по рассеянию нуклонов при высоких энергиях требует включения в выражение для потенциальной энергии члена, зависящего от относительной ориентации векторов спина нуклонов и орбитального момента количества движения системы. В этих опытах была замечена также частичная поляризация протонов при рассеянии неполяризованного (случайное направление спинов) первичного пучка неполяризованным рассеивателем. Взаимодействие, вызывающее подобную поляризацию, известно под названием спин-орби-тальной связи. [c.275]

Принимая плотность ядерного вещества равной примерно 10 нуклон/см и эффективное сечение взаимодействия для протонов с энергией в несколько сотен Мэв 30-10 см , получим для среднего свободного пробега протона в ядерной материи значение —3-10 см, т. е. расстояние того же порядка величины, что и радиусы ядер. Не удивительно поэтому, что протон высокой энергии испытывает при прохождении через сложное ядро лишь небольшое число соударений, оставляя в ядре только некоторую часть своей энергии и непосредственпо выбивая иногда нуклон, с которым он сталкивается. Испытавшие соударение нуклоны в свою очередь часто приобретают значительную энергию, так что их прохождение через ядро можно рассматривать точно так же, как и для падающего протона таким образом, развивается внутриядерный каскад быстрых нуклонов. При энергиях выше 350 Мэв каскад должен включать также и я-мезоны, которые могут рождаться в нуклон-нуклонных столкновениях. [c.317]

Мэе на один нуклон (ядерную частицу). Если построить график зависимости средней энергии связи на один нуклон от массового числа, то получается кривая, показанная на рис. 11-5. Эта кривая быстро возрастает от малых значений для изотопов с небольшим массовым числом до максимального значения — примерно 8,8 Мэе в области массового числа 55. Затем энергия связи начинает очень медленно уменьшаться и для уже составляет только 7,6 Мэе. Изменение энергии связи происходит плавно, исключая три очень легких элемента — Не, и в 0, каждому из которых отвечает аномально высокое значение энергии связи. Хотя 8 или 9 Мэе сами по себе это незначительные количества энергии, но при рассмотрении энергии связи для грамм-атома элемента, порядок энергии связи соответствует порядку величин энергий ядерных процессов. [c.391]

Деление при высоких энергиях. Характеристики акта деления, вызванного частицами высокой энергии или тепловыми нейтронами, заметно различаются. Знакомая двугорбая кривая выхода продуктов деления (рис. 65) сменяется при высоких энергиях одиночным широким пиком, максимум которого расположен при значении А, несколько меньшем половины массового числа нуклида-мишени (ср. кривую для 400 Мэв на рис. 66). В отличие от деления при низких энергиях обнаружено большое число нейтронодефицитных нуклидов, особенно среди тяжелых продуктов. Этот факт был истолкован как указание на то, что образовавшееся после каскадной фазы реакции возбужденное ядро сначала испаряет некоторое число нуклонов (главным образом нейтронов), а затем, по достижении достаточно высокой величины 2, 1А, деление начинает конкурировать с дальнейшим испарением. К тому же существуют доводы в пользу того, что многие первичные продукты деления — как тяжелые, так и легкие (для данной мишени и данной энергии бомбардирующей частицы) — обладают примерно одинаковым отношением чисел нейтронов и протонов. Это говорит о том, что деление происходит слишком быстро, для того чтобы могло произойти перераспределение нейтронов и протонов, и что делящиеся ядра имеют примерно такое же отношение нейтронов и протонов, какое обнаруживается в продуктах деления. [c.319]

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]

Статистическое приближение с успехом применяется для описания большинства реакций, вызванных протонами или нейтронами с энергиями вплоть до — 40 Мэв и сложными частицами с энергиями до 10 Мэв на нуклон. Это не означает, что оно перестает быть полезным при более высоких энергиях к сожалению, имеется мало данных для области энергий между 40 и 100 Мэв. При еще больших энергиях статистическое приближение становится уже непригодным. [c.339]

В обзоре ядерных реакций в разделе В мы познакомились с двумя процессами, которые были отнесены к прямым взаимодействиям. Первый из них лучше всего проявляется в реакциях при высоких энергиях, когда предполагается, что падающая частица взаимодействует лишь с немногими нуклонами ядра такие взаимодействия называют реакциями выбивания. Примером второго ядерного процесса может быть стриппинг дейтрона, когда лишь часть налетающей частицы сталкивается с ядром-мишенью. В следующих параграфах эти два процесса рассматриваются более детально. [c.346]

Реакции выбивания. Возможно ли применение импульсного приближения для анализа реакций, осуществляющихся при высоких энергиях посредством индивидуальных нуклон-нуклонных соударений, также и в области средних энергий Хотя такая возможность кажется сомнительной, на этот вопрос нелегко ответить категорично. По-видимому, все же можно думать, что эта слишком упрощенная модель может оказаться полезной даже для частиц средних энергий, взаимодействующих с внешними областями ядра (где плотность состояний мала). Можно представить себе такую картину когда падающая частица средних энергий проникает в более плотные части ядра и захватывается там, происходит образование составного ядра если же ее столкновения происходят только в диффузной части ядра, то идут процессы прямого взаимодействия. [c.347]

До наступления эры высотных ракет и искусственных спутников исследования космических лучей ограничивались земной поверхностью или по крайней мере не слишком большими высотами. В этих случаях регистрируются не первичные заряженные частицы, а почти исключительно вторичное излучение, возникающее при ядерных реакциях, вызываемых первичными частицами в верхних слоях атмосферы. Эти реакции представляют собой взаимодействия ядер при очень высоких энергиях и сопровождаются образованием большого числа мезонов (главным образом я-мезо-нов) и нуклонов, многие из которых участвуют в дальнейших ядерных пре- [c.499]

Первичное космическое излучение, попадающее в верхнюю часть земной атмосферы, состоит главным образом, если не целиком, из положительно заряженных частиц, в основном протонов. Энергетический спектр этих частиц имеет максимум при значениях 1 или 2 Бэв, однако простирается до исключительно высоких энергий, по крайней мере до 10 эв. Компонентами первичного космического излучения являются и тяжелые ядра на 1000 протонов приходится около 150 ядер Не, около 8 ядер с атомным весом в пределах 12—16 а. е. м. и 3 или 4 более тяжелых ядра [9]. Средняя энергия, приходящаяся на один нуклон, приблизительно одинакова для всех ядер и такова же, как для протонов. Содержание отдельных видов ядер в первичном космическом излучении примерно соответствует относительной распространенности элементов во вселенной. [c.500]

Реакции протонного захвата. Уже упоминавшиеся богатые протонами нуклиды (например, см. рис. 2.5), вообще говоря, не могут образоваться ни в з-, ни в г-процессах. Была выдвинута идея о существовании р-процесса [42], который похож на г-процесс, за исключением того, что поток нуклонов состоит преимущественно из протонов. р-Нуклид должен был бы рождаться в (р, 7)-реакциях с тяжелыми элементами, предварительно образовавшимися в з- и г-процессах. Однако в отличие от реакций нейтронного захвата проблема состоит в том, что быстрые протоны, вероятно, редки на большинстве стадий звездной эволюции, потому что для придания заряженным протонам высоких скоростей требуются весьма высокие энергии. Следовательно, в результате любых реакций р-типа мол<ет образоваться, видимо, лишь небольшое количество продуктов. Относительно высокая распространенность и низкие кулоновские барьеры, характерные для таких нуклидов, как 160, и т. д., означают, что они могут также быть важными ядрами-мишенями в р-процессе [320]. [c.49]

Изложенные закономерности как в отношении состава, так и в отношении энергии образования атомных ядер объясняются особенностями взаимодействия нуклонов внутри ядра. В настоящее время принято считать, что во внутриядерных силах важнейшую роль играет интенсивное взаимодействие между протонами и нейтронами. Силы, действующие в этом случае, проявляются при расстояниях 10 2 см и очень быстро убывают с увеличением расстояния (обратно пропорционально не второй, а значительно более высокой степени его). Наряду с этим взаимодействием сказывается и взаимное отталкивание протонов внутри ядра. Это отталкивание выражается законом Кулона и убывает с увеличением расстояния значительно медленнее. В результате этого у более тяжелых ядер (вследствие большего размера их) силы взаимного притяжения частиц, из которых они состоят, ослабляются, а взаимное отталкивание протонов проявляется относительно сильнее Энергия образования таких ядер из нейтронов и протонов возрастает уже не пропорционально массе, а в меньшей степени, и потому тяжелые ядра менее устойчивы. В связи с этим для тяжелых ядер имеет большое значение наличие указанного выше избытка нейтронов, так как тем самым увеличивается среднее расстояние между протонами и ослабляется их взаимное отталкивание. [c.54]

Идеи Р. Сербера о взаимодействии нуклонов высокой энергии со сложным ядром были развиты М. Гольдбергером [3], использовавшим для расчета внутриядерного каскадного процесса метод Монте-Карло [4]. Этот метод представляет собой широко используемый способ расчета состояния, возникшего в результате ряда последовательных процессов (Л, В, С. ..), каждый из которых характеризуется своим собственным статистическим распределением. Другими словами, каждый возможный вариант А, В или С характеризуется определенной вероятностью его осуществления. Каждое статистическое распределение разбивается на равновероятные интервалы, после чего производится расчет, начиная с произвольно выбранного случая А, после выбора которого произвольно выбирается равновероятный случай из В, из С и т. д., пока не будет получено конечное состояние. Естественно, что чем меньше величина равновероятных интервалов, тем точнее будет воспроизведен процесс. Статистические флуктуации в кривой распределения вероятности конечного состояния будут одинаковы для N расчетов методом Монте-Карло и для экспериментальных данных, полученных при изучении N случаев взаимодействия. [c.639]

Ядерные реакции, идущие под действием очень быстрых частиц, играют заметную роль в космохимии. Расщепление ядер быстрыми протонами космического излучения с энергией порядка I—2 Гэв вызывает, в частности, образование ряда стабильных и радиоактивных изотопов в метеоритах, поверхностных слоях Луны, в атмосфере и т. п. Основная часть трития, содержащегося в атмосфере, возникает в результате ядерных расщеплений, производимых в атмосфере космическими нуклонами высоких энергий (порядка 10 —10 эе) на больших высотах в области давлений - 0,5—30 мм рт. ст. Тритий окисляется кислородом воздуха и вместе с осадками попадает в океаны, озера, реки, грунтовые воды, органические вещества, поглощающиеся водой из почвы, и т. д. На земле около 20 кг, или 200 10 кюрм трития, причем основная часть его приходится на океан. [c.209]

Результаты экспериментальных исследований по рассеянию гелио-нов (альфа-частиц) золотой фольгой показывают, по мнению Резерфорда и его сотрудников (разд. 3.4), что взаимодействие гелиона и более тяжелого ядра происходит без отклонения от кулоновского отталкивания на расстояниях, превышаюш,их примерно 10 фм. Другие эксперименты привели к довольно точным значениям размеров ядер и позволили определить функцию распределения вероятности нуклонов внутри ядер. Исследование рассеяния электронов высокой энергии, проводившееся, в частности, американским физиком Робертом Хофстадтером (род. в 1915 г.) и его сотрудниками, привело к результатам, аналогичным тем, которые показаны на рис. 20.13. Установлено, что ядерная плотность постоянна и равна приблизительно 0,17 нуклона на 1 фм в центральной части каждого ядра (за исключением самых легких) затем она падает до нуля при изменении радиуса на 2 фм (от плотности, составляющей 90% максимального значения, до плотности, составляющей 10%). Радиус ядра (измеренный до плотности, составляющей [c.623]

И последняя проблема в простой версии Д-изобарной модели заключается в недостаточном притяжении в канале Рц, хотя этот эффект становится заметным лишь при более высоких энергиях. В действительности же существенным источником притяжения в этом канале является обмен р-мезоном между пионом и нуклоном. С увеличением энергии становится заметным широкий N (1440)-резонанс. Эффект появления такого резонанса может быть воспроизведен феноменологически введением эффективного лNN -гамильтониана, структура которого идентична структуре яNN- вязи [c.40]

При более высоких энергиях сильное взаимодействие в конечном состоянии между нуклонами не столь важно. В этой области более существеным эффектом становится процесс NN NA с последующим распадом Л-резонанса, что дает прямую информацию о AN-переходных матричных элементах. [c.144]

По мере продвижения к более высоким энергиям единственной наиболее заметной чертой становится влияние резонанса Д(1232) не только в исходном пион-нуклонном взаимодействии, но также и в пион-ядерной многотельной проблеме. Важным наблюдением, а в действительности — одним из ключевых результатов пионной ядерной физики промежуточных энергий, является то, что изобара выживает как отдельная разновидность барионов в сильно взаимодействующем ядерном окружении она может рассматриваться как квазичастица, точно так же, как и нуклон. Она играет важную роль не только в упругом рассеянии пионов на ядрах, но и как входное состояние для неупругих и абсорбтивных процессов. Фактически, настоящая глава дает реальную экспериментальную поддержку обоснованности того многочастичного подхода в пионной ядерной физике, который был развит в гл. 5. [c.291]

При энергиях выше примерно 100 Мэе теория Бора перестает быть справедливой. Проходя сквозь ядро и сталкиваясь внутри него с нуклонами, частицы высокой энергии не успевают потерять всю свою энергию, т. к. число столкновений быстрой частицы внутри ядра оказывается для этого недостаточным. Поэтому в области высоких энергий падающая частица теряет, как правило, лишь часть своей энергии и вылетает из ядра. Время, в течение к-рого происходит такое взаимодействие частицы высокой энергии с ядром, ио порядку величины близко к характерному ядериому времени. Я. р. при высоких энергиях состоят из двух стадий. Первая получила наименование внутриядерного каскада. На этой стадии падающая частица выбивает из ядра несколько быстрых нуклонов. Число вылетающих нуклонов и их энергия зависят от энергии бомбардирующей частицы и геометрич. условий столкновения этой частицы с ядром. Часть вторичных частиц запутывается внутри ядра, в результате чего образуется составное ядро. Вторая стадия — расиад составного ядра, к-рое, в отличие от реакцш при более низких энергиях, может значительно отличаться от исходного ядра мишени из-за испускания большого числа частиц, предшествующего его образованию. Вообще, образование составного ядра является в данном случае процессом, к-рый лишь сопутствует основному механизму развития внутриядерного каскада. Энергия возбуждения составного ядра представляет собой лишь малую долю энергии падающей частицы. В Я. р. при высоких энергиях происходит образование различных элементарных частиц-. мезонов, гиперонов, резонансов. [c.543]

При ВЫ 0КИХ энергиях нуклонов наряду с упругим рассеянием нуклонов нуклонами имеют место также и неупругие соударения нуклонов, в результате которых образуются л-мезо-ны. При энергии 660 мэв около половины соударений протонов с протонами завершаются образованием мезонов. Предполагается, что то же самое должно получиться и при взаимодействии нейтронов. При столкновении нейтронов с протонами с одинаковой вероятностью образуются положительные и отрицательные мезоны. Хорошо изучен процесс образования заряженных и незаряженных я-мезонов в результате взаимодействия у-кван-тов высокой энергии с протонами. Найдено, что вероятность фотообразования мезонов проходит через максимум при энергии у-квантов 300 мэв. [c.538]

В последнее время выяснилось, что даже нри наилучшем выборе коэффициентов а, Ь, с, с1,е,1ь смеси сил невозможно удовлетворить одновременно данным при низкой энергии, получаемым при рассмотрении строения дейтеропа, и данным, получаемым из опытов при высокой энергии сталкиваюш ихся нуклонов в сотни миллионов электрон-вольт и выше или из опытов по рассеянию тг-мезонов на нуклонах и рождению тт-мезонов в области весьма высокой энергии сталкивающихся нуклонов. [c.76]

Хотя ряд основных членов взаимодействия на относительно больших и умеренно малых ядерных расстояниях довольно хорошо выяснен, все же наличных сведений о свойствах мезонов и нуклонов и имеющихся теоретических средств оказывается далеко недостаточно, чтобы удовлетворительно описать поведение нуклонов и их связь с мезонами при малых расстояниях в ядрах, или при высоких энергиях в космических лучах либо достигнутых в современных ускорителях.В частности, вопреки ожиданию, нри увеличении энергии сталкивающихся протонов рассеяние остается не зависящим от энергии примерно до 400 млн. эв. Подсчет ядерного потенциала при его последовательной релятивистской трактовке, когда нужно учитывать разные отсчеты времени у обоих взаимодействующих нуклонов (а также нри невозможности использовать обычную теорию возмущения ввиду большой величины константы связи нуклонов с тг-мезон-ным полем), оказался столь сложным, что до сих пор идут оншвленные дискуссии о методах подсчета тех или иных членов в ядерном потенциале. Результаты расчетов, согласно релятивистским уравнениям Бете—Саль-нетера или приближенному методу Фока—Тамма—Данкова—Дайсона — Леви, отметив нелокальный характер потенциала на малых расстояниях, существенно пе изменили создавшейся ситуации в самое последнее время мы все больше и больше приходим к заключению, что ядерные силы не могут быть полностью объяснены чистым тг-мезонным нолем, связанным с точечными нуклонами. Поэтому необходимо внести в закон взаимодействия нуклонов по крайней мере следующие модификации. [c.76]

Выяснить еще не ясную до конца роль переноса взаимодействия не одиночными, но двумя, тремя и п мезонами, что связано с наличием в энергии связи нуклонов с мезонами членов ])ида ср , со . Эти члены, возможно, играют также роль при множественном порождении мезонов, наблюдающемся с большой вероятностью при высоких энергиях (наши работы с Лебедевым и 1ковлепым), поскольку другие слишком уравнительные )топытки объяснить это явление, основанные на гидродинамической модели турбулентной мезошшй жидкости (Гейзенберг) или статистической теории рождения мезонов (Ферми), но-видимому, не в состоянии объяснить всех опытных данных. Наличие подобных членов вместе с тем позволило бы данному нуклону взаимодействовать сразу не с одним, но с двумя нуклонами, т. е. привело бы к возникновению многочастичных сил, способных обеспечить отталкивание между тремя нуклонами, что довольно существенно сказалось бы на структуре атомных ядер. Вместе с тем, на наш взгляд, подобные силы могли бы содействовать образованию внутриядерных а-частиц. Наряду с этим необходимо выяснить влияние нелинейностей, несомненно присутствующих в самых уравнениях мезон-ного поля. [c.77]

С ростом энергии дейтрона домимо О — Ф-процесса становятся возможными и другие реакции однако в силу больших размеров и малой энергии связи дейтрона нельзя указать область энергий, в которой вызванные дейтронами реакции можно было бы в полной мере (или хотя бы в большей части) описать простой картиной составного ядра. При высоких энергиях (>100 Мэв) доминирующим процессом становится стриппинг, когда либо протон, либо нейтрон отрывается при столкновении с ядром, а другой нуклон продолжает двигаться почти в первоначальном направлении, [c.310]

ЧТО температура теперь достаточно высока для того, чтобы началась фотодезинтеграция ранее сформированных ядер. Слабосвязанные протоны и нейтроны (с общим названием нуклоны ) перераспределяются путем фотодезинтеграционной перегруппировки в более устойчивые состояния, поэтому энергия будет по-прежнему выделяться. Количество выделяемой в этом процессе энергии определить нельзя, поскольку при такой высокой температуре присутствие неизвестной стационарной концентрации свободных нуклонов понижает энергию по сравнению с [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология