Нуклоны высокой энергии частиц

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

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Если плотность различных элементарных частиц достаточно велика (высокий уровень возбуждения полей), так что энергия взаимодействия между ними становится сравнимой (или больше) со средней кинетической энергией, приходящейся не каждую элементарную частицу, происходит их конденсация , т. е. возникновение сложных устойчивых образований (ядер — из нуклонов,атомов, молекул — из ядер и электронов). В этом случае для каждой новой системы существует свое основное состояние, отнюдь не соответствующее упомянутому выше физическому вакууму. Так, основное состояние произвольной нейтральной системы, состоящей из электронов и ядер, соответствует образованию атомов и молекул, а не аннигиляции этих частиц, как это имеет место для полей. [c.71]

Существует не меньшее разнообразие теорий происхождения элементов, чем теорий образования солнечной системы. Согласно одной из них, предполагается, что на ранней стадии эволюции Вселенной существовали очень высокие температуры и давления и в этих условиях поддерживалось термодинамическое равновесие между нейтронами, протонами, электронами и их различными комбинациями в форме элементов. В результате резкого уменьшения температуры и давления равновесное распределение между ними оказалось замороженным , и этим объясняется преобладающая распространенность легких элементов во Вселенной. Согласно другим теориям элементы образовались из субъядерных частиц в результате термоядерных процессов, приводящих к превращению легких элементов в более тяжелые за счет нейтронного захвата и испускания Р-частиц. В гл. 24 указывалось, что ядерная энергия связи в расчете на один нуклон максимальна у элементов, близких по порядковым номерам к железу. Это обстоятельство позволяет объяснить высокое содержание железа и никеля в массе Земли. [c.442]

Это подтверждает и беспримерно высокая прочность а-частицы. Ее энергия связи равна почти 29 Мэе. Иными словами, чтобы расшатать а-частицу, надо обрушить на нее энергию в 4 раза большую, чем это требуется для разрушения атома гелия — конструкции, как мы знаем, так-/ке весьма прочной. Особенно важна устойчивость а-частицы к любым способам возбуждения. Уж на что универсальным взломщиком ядер служит нейтрон, но перед Л-частицей он обычно бессилен. Чтобы удалить из а-ча-стицы нуклон, надо затратить около 20 Мэе — в 2,5 раза больше, чем для разрушения большинства атомных ядер. [c.117]

В том, что касается внутриядерных взаимодействий нуклонов, модель оболочек не отличается, по существу, от модели ферми-газа ядро представляется потенциальной ямой, в пределах которой каждая частица движется свободно. В модели ферми-газа, как только что было видно, ядро характеризуется энергией наиболее высоко расположенного заполненного уровня — фермиевской энергией. В модели оболочек приходится иметь дело с детальными свойствами квантовых состояний, а эти свойства определяются формой потенциальной ямы. Прежде чем подробно обсуждать модель оболочек, следовало бы вкратце рассмотреть экспериментальные предпосылки, которые форсировали развитие модели оболочек в теории ядра. Она развивалась не на основе фундаментальных концепций, но скорее им вопреки, и большая часть упомянутых в разделе Б теоретических работ была продиктована стремлением реализовать успехи модели оболочек. [c.281]

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]

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]

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]

При использовании в качестве бомбардирующих частиц дейтронов в облучаемое адро часто проникает только один нуклон - протон или нейтрон, второй нуклон адра дейтрона летит дальше, обычно в том же направлении, что и налетающий дейтрон. Высокие эффективные сечения могут достигаться при проведении Я. р. между дейтронами и легкими адрами при сравнительно низких энергиях налетающих частиц (1-10 МэВ). Поэтому Я. р. с участием дейтронов можно осуществить не только при использовании ускоренных на ускорителе дейтронов, но и путем нагревания смеси взаимодействующих адер до т-ры ок. 10 К. Такие Я. р. называют термоядерными. В природных условиях они протекают лишь в недрах звезд. На Земле термоадерные р-ции с участием дейтерия, дейтерия и трития, дейтерия и лития и щз. осуществлены при взрывах термоадерных (водородных) шмб. [c.515]

В ядрах атомов между протонами как одноименно заряженными частицами, кроме ядерных сил притяжения, должны действовать и электрические силы отталкивания. В более легких атомах эти кулоновские силы отталкивания сравнительно небольшие и подавляются значительно превосходяш,ими их ядерными силами притяжения. Поэтому эти ядра обладают высокой степенью прочности. В тяжелых ядрах, имеюш,их большое количество протонов, электрические силы отталкивания значительно возрастают и энергия связи на 1 нуклон уменьшается. Если число протонов в ядре превышает 100, ядро теряет свою устойчивость. Следовательно, периодическая система химических элементов должна иметь свой естественный предел, не превышающий, по-видимому, порядкового номера немногим более 100. Это и подтверждают опыты искусственного получения ядер тяжелых элементов, имеющих ничтожно малый период жизни — минуты, секунды- [c.469]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология