Ядерные реакции
1919г., Резерфорд

Входной и выходной каналы реакции

1. Сильные взаимодействия
2. Электромагнитные взаимодействия
3. Слабые взаимодействия

Законы сохранения в ядерных реакциях

1. Закон сохранения числа нуклонов
2. Закон сохранения электрического заряда
3. Закон сохранения энергии
4. Закон сохранения импульса

Энергия реакции,Q

Порог реакции

Законы сохранения момента количества движения

Законы сохранения четности

Законы сохранения изоспина, T

Сечение ядерной реакции

Эффективное сечение ядерной реакции содержит информацию о механизме реакции и может быть использовано для идентификации этого механизма. В зависимости от поставленной задачи и условий эксперимента используют понятия полного, интегрального, дифференциального и дважды дифференциального сечений.

Дважды дифференциальным эффективным сечением реакции

называется величина

где - количество частиц мишени на единицу площади, N - количество попавших на мишень частиц, а - количество частиц, продуктов данной реакции b, вылетевших в элемент телесного угла в направлении, характеризуемом полярным и азимутальным углами, и имеющих энергию в диапазоне .

Дифференциальными сечениями называются величины

Интегральным сечением называется величина

Полным сечением реакций называется величина

Здесь суммирование производится по все возможным каналам реакций

Сечение обычно измеряутся в барнах или его производных:

Интегральные сечения реакции и обратной реакции связаны принципом детального равновесия:

где j - спины, p - импульсы частиц в системе центра инерции.

Для описания ядерных реакций часто используют приближения, описывающие предельные случаи процесса ядерной реакции.

Модели прямых ядерных реакций основаны на том, что рассматриваются процессы с возбуждением небольшого числа степеней свободы ядра. Время протекания таких процессов сравнимо со временем пролета частицы через ядро.

В модели реакций, идущих через составное ядро, предполагается, что реакции идут в два этапа; на первом этапе образуется равновесная система - ядро C, в котором энергия возбуждения распределена по очень большому числу степеней свободы, на втором этапе составное ядро распадается:

Времена протекания таких реакций на порядки больше времен, за которые протекают прямые реакции. Вероятность вылета частицы b из составного ядра не зависит от способа его образования и определяется конкуренцией других процессов (каналов). Сечения процесса, идущего через составное ядро, можно факторизовать:

где - сечение образования составного ядра, - ширина распада по каналу b.

Составное ядро

Быстрые нейтроны

Медленные нейтроны

Формула Брайта-Вигнера

Сечение тепловых нейтронов

Составное ядро

Деление ядер

Реакции

• - Энергия связи нуклона на оболочке
• - Энергия налетающего протона
• - Энергия вылетающих протонов
• - Энергия ядра отдачи