Ядерные реакции. результате действия ядерных сил образуется ядро В и. более легкая частица b.

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "Ядерные реакции. результате действия ядерных сил образуется ядро В и. более легкая частица b."

Транскрипт

1 Ядерные реакции Конспект лекции Наши задачи: познакомить с основными видами радиоактивного распада, в виртуальных экспериментах показать цепочки радиоактивных превращений и способ измерения постоянной распада. Содержание Общая характеристика явления Законы сохранения в ядерных реакциях Прямые ядерные реакции Реакции с образованием составного ядра Ядерные реакции под действием нейтронов Деление атомных ядер Ядерные реакции под действием заряженных частиц и фотоядерные реакциизамедление нейтронов Ядерная реакция - вынужденное превращение атомного ядра под действием других частиц. Если Вы сомневаетесь, видели ли когда нибуть ядерную реакцию, взгляните в ясный день на небо. О реакциях на Солнце поговорим позднее. Чаще всего на ядро А налетает сравнительно легкая частица а (например, нейтрон, протон, α-частица и т.д.), и при сближении на расстояние порядка м в Наше результате действия ядерных сил образуется ядро В и Солнце более легкая частица b. Совокупность частиц и ядер, вступающих в реакцию (на рисунке А + а), называют входным каналом ядерной реакции, а получающиеся в результате реакции - выходными каналами. Если кинетическая энергия налетающей частицы а невелика, то образуется две частицы: собственно частица и ядро. Упругое и неупругое рассеяния - частные случаи ядерного взаимодействия, когда продукты реакции совпадают с исходными. Запись реакций, например, короче. Здесь А и B - ядро - мишень и ядро-продукт, а - налетающая частица. встречается и запись (а,b), которая обозначает все реакции под действием частиц а, в которых образуется частица b. Например, (n,α) - реакции под действием нейтронов с образованием α-частиц.

2 Классификация ядерных реакций По типу частиц, вызывающих реакцию 1. реакции под действием заряженных частиц 2. реакции под действием нейтронов 3. реакции под действием γ-квантов - фотоядерные реакции По механизму реакции 1. прямые ядерные реакции 2. реакции с образованием составного ядра Законы сохранения в ядерных реакциях Можно придумать великое множество выходных каналов для любой реакции. Однако большинство из них окажется невозможным. Выбрать осуществимые на деле реакции помогают законы сохранения: Схема соударения частицы с ядром закон сохранения электрического заряда: всегда (без исключений) суммарный заряд частиц, вступающих в реакцию, равен суммарному заряду продуктов реакции закон сохранения полного числа нуклонов (в реакциях без образования античастиц) - заряд = 8 + 1, число нуклонов = заряд 1-1 = 0, число нуклонов 1 0 такой процесс невозможен закон сохранения энергии (проверьте знание закона сохранения на простом опыте) закон сохранения момента количества движения. Он имеет большое значение для реакций при низких энергиях. Орбитальный момент относительного движения двух частиц может принимать только дискретные значения, кратные постоянной Планка, Рис.1 здесь орбитальное квантовое число L = 0, 1, 2,...(см. лекцию). Эта дискретность приводит к тому, при низких энергиях и ограниченном радиусе действия сил реакция возможна только при малых L. Это можно пояснить полуклассическими рассуждениями. Пусть R - радиус ядра, b - прицельный параметр (рис.1). Момент равен произведению импульса и прицельного расстояния pb. Реакция может произойти только, если b R. Отсюда для значения L получаем следующее ограничение (1) где λ - дебройлевская длина волны налетающей частицы (см. лекцию). Неравенству (1) соответствует ограничение на энергию налетающей частицы T > B ц. B ц - центробежный барьер ядерной реакции, равный

3 (1а) При точном квантовомеханическом рассмотрении реакция окажется возможной для любых L, но при нарушении выше приведенных неравенств интенсивность реакции резко падает. закон сохранения четности закон сохранения изотопического спина Последние два верны для сильного взаимодействия. В ядерных реакциях проявляется еще целый ряд законов, они существенны для реакций с элементарными частицами, их назовем в другом месте. Совокупность законов сохранения позволяет отобрать возможные выходные каналы реакции и получить важные сведения о свойствах взаимодействующих частиц и продуктов реакции. Прямые ядерные реакции В прямой реакции частица успевает столкнуться с одним (реже с двумя - -тремя) нуклонами. Эти реакции протекают очень быстро - за время пролета частицы через ядро ( с). Рассмотрим для примера (n,p)-реакции. Импульс нейтрона передается в основном одному нуклону, который сразу вылетает из ядра, не успев обменяться энергией с остальными нуклонами. Поэтому нуклоны должны вылетать из ядра преимущественно в переднем направлении. Энергия вылетевшего нуклона должна быть близка к энергии налетающего. Кинетическая энергия налетающей частицы должна быть достаточно большой (представьте стенку, сложенную из кубиков. Если резко ударить по одному из них, то его можно выбить, почти не затронув остальных. При медленном воздействии стенка развалится.) При малых энергиях может идти реакция срыва (d,p). Дейтрон поляризуется при приближении к ядру, нейтрон захватывается ядром, а протон продолжает движение. Для такого процесса взаимодействие должно происходить у края ядра. В дейтроне протон и нейтрон связаны слабо. Таким образом, отличительными особенностями прямых реакций являются: 1. время протекания ~10-21 с; 2. угловое распределение продуктов вытянуто в направлении движения налетающей частицы; 3. особенно большой вклад в сечение ядерных процессов при больших энергиях. Реакции с образованием промежуточного (составного) ядра В статье 1936 года "Захват нейтрона и строение ядра" Н.Бор предположил и обосновал, что "столкновение между быстрым нейтроном и тяжелым ядром должно вести, прежде всего, к образованию составной системы, характеризующейся замечательной устойчивостью. Возможный последующий распад этой промежуточной системы с вылетом материальной частицы или переход в конечное устойчивое состояние с испусканием кванта излучения следует рассматривать как самостоятельные процессы, не имеющие непосредственной связи с первой фазой соударения".

4 Реакция проходит в две стадии: образование промежуточного (составного) ядра C, затем распад этого ядра. Звездочка в обозначении ядра C означает, что ядро образуется в возбужденном состоянии (ниже это покажем). Чтобы можно было говорить о ядреc, как таковом, надо, чтобы его время жизни значительно превосходило характерное ядерное время τ яд ~10-21 с. И действительно, более поздние измерения показали, что τ~ На первой стадии, вследствие столкновения с плотно упакованными нуклонами ядра, энергия частицы распределяется между ними. Это происходит очень быстро: за время порядка τ яд. У каждого нуклона энергия недостаточна для вылета из ядра. Нужно время, чтобы в результате случайных перераспределений энергия в достаточном количестве сконцентрировалась на одном из нуклонов (или группе нуклонов), и он покинул ядро. Составное ядро "забывает" способ своего образования, его параметры не зависят от реакции, в которой оно образовалось. Энергия возбуждения составного ядра Рассмотрим первую стадию a + A => C *. Пусть частица a с кинетической энергией T a налетает на покоящееся ядро A. Найдем энергию возбуждения составного ядра Q C = M C * c 2 - M C c 2. Здесь M C * и M C - массы возбужденного и ядра в основном состоянии, соответственно, c - скорость света. Запишем законы сохранения энергии и импульса для процесса поглощения частицы a ядром A Из последнего выражения следует, что для величины кинетической энергии получившегося ядра C * можем записать Здесь мы в знаменателе пренебрегли кинетической энергией T a, которая много меньше энергии покоя ядер. В итоге, объединяя полученные выражения, для энергии возбуждения ядра C * находим (2) В (1) первое слагаемое - энергия связи частицы a в ядре C, а второе - часть кинетической энергии частицы a, пошедшая на возбуждение ядра C (заметим, ее большая часть). Итак, составное ядро всегда оказывается в возбужденном состоянии: даже при T a 0 (медленные частицы) энергия возбуждения как минимум равна энергии связи частицы a (а это энергия порядка МэВ). Энергия реакции. Порог эндотермической реакции Теперь рассмотрим реакцию в целом. Энергия реакции Q - это разность между полученной энергией и затраченной. Используя закон сохранения, ее можно записать (3)

5 Часто пишут a + A b + B + Q. Если Q > 0, реакция экзотермическая, идет с выделением энергии; Q < 0, реакцияэндотермическая, идет с поглощением энергии. Q = 0 - упругое рассеяние (частицы до и после реакции одинаковы). Экзотермическая реакция, как и упругое рассеяние, может идти при любой энергии налетающих частиц. Например, реакция имеет сечение 3800 барн для тепловых нейтронов с энергией эв. Эндотермические реакции обладают порогом - минимальной энергией налетающей частицы, при которой реакция может произойти, T a мин. Произойдет реакция при T a мин = Q? Нет. Мы видели, что часть кинетической энергии частицы a расходуется на сообщение движения ранее неподвижному ядру (этого требует закон сохранения импульса). Оставшаяся часть должна быть больше модуля энергии реакции (4) Энергетическая схема ядерной реакции Изобразим ядерную реакцию в виде энергетической диаграммы (рис.2). Левая часть рисунка относится к первой стадии - образованию составного ядра, правая - распад этого ядра. T' a - часть кинетической энергии налетающей частицы, пошедшая на возбуждение ядра, ε a - энергия связи частицы a в составном ядре, ε b - энергия связи частицы b в том же ядре. Налицо кажущееся противоречие: ядро C - квантовомеханическая система с дискретными Рис.2 энергетическими уровнями, а энергия Схема экзотермической реакции возбуждения, как видно из (1), непрерывная величина (энергияt a может быть любой). Разобраться с этим позволит следующий раздел. Сечение ядерной реакции, идущей через составное ядро Поскольку есть две независимые стадии в ходе реакции, сечение можно представить в виде произведения сечения образования составного ядра σ сост и вероятности распада его по i-му каналу f i Атомное ядро является квантовой системой. Поскольку каждый из возбужденных уровней спектра имеет конечное среднее время жизни τ, ширина уровня Γ также конечна (рис.3) и связана со Размытие энергии уровня возбужденного состояния Рис.3 средним временем жизни соотношением, являющимся следствием соотношения неопределенности для энергии и времени Δt ΔE ћ: (5) Рассмотрим случай, когда уровни энергии составного ядра разделены (ширины уровней Γ меньше расстояний между ними ΔE). При совпадении энергии возбуждения с энергией одного из уровней E 0 сечение реакции (a,b) будет иметь резонансный максимум. В квантовой механике доказывается, что сечение образования составного ядра описывается формулой Брейта-Вигнера

6 (6) где λ a - длина волны де Бройля падающей частицы, Γ - полная ширина уровня, Γ a - ширина уровня относительно упругого рассеяния (частичная, парциальная ширина). Разберемся с ширинами уровня. Вероятность распада составного ядра f i обратно пропорциональна времени жизни τ i относительно этого распада. А время жизни τ i в свою очередь согласно (5) обратно пропорционально ширине Γ i, называемой парциальной (частичной). В итоге вероятности f i пропорциональны ширинам Γ i, и их можно представить (7) Сумма Σf i = 1, а ΣΓ i = Γ. С парциальными ширинами удобней иметь дело, чем с вероятностями. Полная ширина уровня Γ слабо зависит от скорости налетающей частицы v a, а Γ a пропорциональна этой скорости. Длина волны де Бройля обратно пропорциональна скорости v a. Поэтому вдали от резонанса при малых скоростях сечение растет как 1/v a (можно себе объяснить это тем, что медленная частица больше времени проводит у ядра, и вероятность захвата ее увеличивается). При E ~ E 0 сечение захвата резко возрастает (рис.4). В формуле (6) E - Сечение образования составного ядра кинетическая энергия налетающей частицы, а E 0 - энергия уровня составного ядра, отсчитанная от энергии связи: энергия уровня = ε a + E 0. Ядерные реакции под действием нейтронов Рис.4 Основные реакции под действием нерелятивистских нейтронов показаны на схеме (рис.5). Там и в дальнейшем будем обозначать буквой A ядро с массовым числом A. Реакции под действием нейтронов (Γ i - обозначения парциальных ширин) Рассмотрим их по порядку. Рис.5 Упругое рассеяние

7 Нейтроны в ядерных реакциях с заряженными частицами и при делении ядер рождаются быстрыми (T n порядка нескольких МэВ), а поглощаются, как правило, медленными. Замедление происходит за счет многократных упругих столкновений с ядрами атомов. Есть две возможности: отклонение нейтрона полем ядра без захвата - потенциальное рассеяние, и вылет нейтрона из составного ядра - резонансное рассеяние. Так что сечение есть сумма σ упр = σ пот + σ рез. Будем считать энергии нейтронов "малыми", если длина волны де Бройля больше радиуса ядра:. Тогда согласно (1) рассеяние будет происходить с нулевым моментом импульса (L = 0, s - рассеяние). Угловое распределение рассеянных нейтронов в системе центра инерции изотропно. На самом деле эти "малые" энергии не так уж и малы: в водороде ~10 МэВ, в свинце ~0.4 МэВ. Сечение потенциального рассеяния в этом случае не зависит от энергии нейтрона и равно Рис.6 Сечение упругого рассеяния нейтронов на ядрах урана В сечении резонансного рассеяния ширина Γ n прямо пропорциональна скорости, а длина волны де Бройля λобратно пропорциональна ей. Поэтому в зависимости от энергии имеем только резонансный пик при E = E 0. В итоге для зависимости сечения упруго рассеяния нейтронов от энергии имеем пьедестал с резонансными пиками (рис.6). Неупругое рассеяние Ядро-рассеиватель оказывается в возбужденном состоянии: n + A => (A+1) * => A * + n. Очевидно, реакция имеет пороговыйхарактер: энергия налетающего нейтрона должна быть достаточна для перевода ядра-мишени в возбужденное состояние. Изучая спектры нейтронов и сопровождающего γ - излучения, получают сведения о структуре энергетических уровней ядра. Несколько слов о том, как можно измерить сечение неупругого рассеяния. При кинетической энергии нейтронов, большей примерно 1 МэВ, основными процессами будут упругое и неупругое рассеяния σ = σ упр + σ неупр. Пусть на расстоянии L от источникаs помещен детектор D (рис.7). Окружим источник сферой радиуса R и толщиной стенок d. Если рассеяние чисто упругое, то, можно показать, ослабление вдоль линии, соединяющей источник и детектор, компенсируется рассеянием сферой в сторону детектора с других направлений. Если наблюдается уменьшение показаний детектора, то оно обусловлено неупругим рассеянием Здесь N - концентрация ядер в мишени. Несколько измерений с разными толщинами позволяют найти сечение σ неупр.

8 Выявлены следующие закономерности неупругого рассеяния: для всех элементов сечение увеличивается с энергией (на рис.8 пример для 56 Fe). Первый возбужденный уровень находится при энергии 0.85 МэВ. При T n < 0.85 МэВ неупругое рассеяние не наблюдается, Рис.8 затем сечение Сечение неупругого рассеяния ядрами железа увеличивается, т.к. растет число уровней, возбуждение которых становится возможным. При энергии несколько МэВ сечение достигает нескольких барн, т.е. равно примерно геометрическому сечению ядра; для энергий нейтронов порядка десятка МэВ сечение увеличивается с ростом массового числа A как A 2/3. Это Рис.9 Спектр неупруго рассеянных нейтронов на ядрах висмута (T n =14 МэВ) означает, что сечения близки к геометрическому сечению ядра σ = π R 2. При энергиях 2-4 МэВ из кривой выпадают ядра с магическими числами нейтронов 50, 82, 126. Их сечения значительно меньше из-за влияния ядерных оболочек; для тяжелых ядер спектр рассеянных нейтронов непрерывен из-за большой плотности перекрывающихся уровней. На рис.9 показаны: 1 - пик упруго рассеянных нейтронов на ядрах висмута и первичных нейтронов, 2 - пик неупруго рассеянных нейтронов. Описание неупругого рассеяния производят в рамках статистической модели ядра, в которой зависимость плотности уровней от энергии описывается методами статистической физики, а испускание нейтронов как испарение. Спектр выглядит как N(E) ~ Eexp(-E/T), где E - энергия нейтрона, T - температура испарившего ядра. Радиационный захват Радиационный захват - захват нейтрона, образование составного ядра в возбужденном состоянии и последующий переход в основное с испусканием γ-излучения n + (A,Z) => (A+1,Z) * => (A+1,Z) + γ. Энергия возбуждения составного ядра (2), а значит и суммарная энергия γ-квантов, превышает энергию связи нейтрона в ядре, т.е. 7-8 МэВ. Как проявляется радиационный захват? испускание γ-квантов; в радиоактивности (вылету β-частиц) образовавшегося ядра (A+1,Z) (очень часто ядро (A+1,Z) нестабильно);

9 в ослаблении потока нейтронов N = N 0 exp(-σ β nd) ( σ β - сечение радиационного захвата, d - толщина мишени). При малых энергиях нейтронов очень сильны резонансные эффекты и сечение радиационного захвата Для медленных нейтронов Γ = Γ n + Γ γ и Γ γ const ~ 0.1 эв. Поэтому зависимость сечения радиационного захвата от энергии повторяет зависимость сечения образования составного ядра. Отметим очень большое значение сечения захвата при энергии нейтронов 1.46 эв. Оно на 4 порядка превышает геометрическое сечения ядра. Индий включают в Рис.10 Сечение радиационного захвата ядрами индия. соединения с кадмием для использования в качестве поглощающих материалов в реакторах. Как отмечалось, ядро (A+1,Z), образовавшееся в результате захвата нейтрона очень часто радиоактивно с коротким периодом полураспада. Радиоактивное излучение и радиоактивный распад хорошо известны для каждого элемента. С 1936 года наведенная облучением нейтронами радиоактивность используется для идентификации элементов. Метод получил название "активационный анализ". Достаточно пробы около 50 мг. Активационный анализ может обнаружить до 74 элементов и используется для определения примесей в сверхчистых материалах (в реакторостроении и электронной промышленности), содержания микроэлементов в биологических объектах при экологических и медицинских исследованиях, а также в археологии и криминалистике. Активационный анализ успешно используется также при поиске полезных ископаемых, для контроля технологических процессов и качества выпускаемой продукции. Реакции с вылетом заряженных частиц Деление атомных ядер Деление ядра - явление, при котором тяжелое ядро делится на два неравных осколка (очень редко на три). Открыто оно в 1939 году немецкими радиохимиками Ганом и Штрасманом, которые доказали, что при облучении урана нейтронами образуется элемент из середины периодической системы барий 56 Ba. Через несколько дней после Рис.11 известия об этом итальянский физик Импульсная ионизационная камера. Э.Ферми (переехавший в США) поставил опыт по наблюдению осколков деления. Соль урана была нанесена на внутреннюю сторону пластин

10 импульсной ионизационной камеры (рис.11). При попадании заряженной частицы в объем камеры на выходе имеем электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна энергии частицы. Уран радиоактивен, α-частицы дают многочисленные импульсы малой амплитуды. При облучении камеры нейтронами обнаружены импульсы большой амплитуды, вызванные осколками деления. Осколки обладают большими зарядом и энергией ~100 МэВ. Несколькими днями раньше Отто Фриш наблюдал осколки в камере Вильсона. Различают вынужденное деление - деление под действием налетающей частицы (чаще всего нейтрона) Обычно кинетическая энергия налетающей частицы T a невелика и реакция идет через составное ядро: a + A => C * => B 1 + B 2 спонтанное деление (самопроизвольное). Открыто советскими физиками Флеровым и Петржаком в 1940 году. Уран 235 U делится с периодом полураспада примерно 2*10 17 лет. На 1 деление приходится 10 8 α-распадов, и обнаружить это явление чрезвычайно трудно. Основные свойства деления (n + A => A 1 + A 2 ) 1. при делении должна выделяться большая энергия Разность удельных энергий связи ε равна МэВ, A = 235, получаем Q дел ~ 200 МэВ 2. подавляющая часть энергии деления освобождается в форме кинетической энергии осколков деления. Осколки должны разлетаться за счет кулоновского отталкивания. Сосчитаем величину кулоновской энергии двух зарядов, находящихся на расстоянии δ = R 1 + R 2 ( R 1 и R 2 - радиусы осколков. Примем A 1 = A 2 = A/2, Z 1 = Z 2 = Z/2 = 46. т.е. величина того же порядка, что и Q дел. По мере разлета осколков эта энергия будет переходить в кинетическую. 3. образующиеся осколки должны испытывать β - - распад и испускать нейтроны. В таблице ниже приведены отношения числа нейтронов N к числу протонов Z для некоторых ядер Ядро 8 16 O Ag Ba U N/Z Т.к. осколки образуются из урана, в них отношение N/Z ~ 1.6, они перегружены нейтронами. Придти в стабильное состояние они могут, испуская нейтроны (так называемые мгновенные нейтроны) или β-частицы ( n => p + e - + υ). Поскольку перегрузка нейтронами велика, после β-распада энергия возбуждения ядра-продукта может оказаться больше энергии связи нейтрона. Тогда возможно испускание нейтрона этим продуктом. β-распад - процесс относительно медленный, и эти нейтроны называют запаздывающими. Таких примерно 1 на 100 мгновенных, время задержки составляет от нескольких микросекунд до десятков секунд. Роль запаздывающих нейтронов очень важна в осуществлении управляемой цепной реакции.

11 5. энергия, выделяемая при делении, распределяется между осколками деления, нейтронами, β-частицами, γ-квантами и антинейтрино: Нейтрино уносят из активной зоны примерно 10 МэВ, а остальные 190 остаются в реакторе. 6. очень редко при делении образуются осколки равной массы. Рассмотрим распределение для 235 U: n U => 236 U *. При симметричном делении A 1 = A 2 = 118, а выглядит распределение, как показано на рис.12. Так Рис.12 как A 1 + A 2 = 236, картина Распределение осколков деления по массе симметрична относительно A = 118. Отметим, что шкала по оси ординат логарифмическая, симметричное деление происходит примерно в 600 раз реже асимметричного. Отношение масс легкого и тяжелого осколков чаще всего 2/3. Элементарная теория деления С помощью капельной модели выясним основные условия возможности деления. Энергия деления Рассмотрим деление ядра C на два осколка C => B 1 + B 2. Энергия будет выделяться, если энергии связи ядра и осколков связаны соотношением G оск = G C - G 1 - G 2 < 0 (7) На основе капельной модели выясним, при каких массовых числах A C и порядковых номерах Z C условие (7) выполняется. (8) Подставим эти выражения в (7), при этом примем для меньшего осколка Z 1 = (2/5)Z C, A 1 = (2/5)A C и для более тяжелого Z 2 = (3/5)Z C, A 2 = (3/5)A C. Первые и четвертые слагаемые в (8) сократятся, т.к. они линейны относительно A и Z.

12 (9) Первые два слагаемых в (9) - изменение энергии поверхностного натяжения ΔW пов, а последние два - изменение кулоновской энергии ΔW кул. Неравенство (7) теперь выглядит так G оск = - ΔW пов - ΔW кул = 0.25 ΔW пов ΔW кул < 0 (10) Если Z 2 /A > 17, то энергия выделяется. Отношение Z 2 /A называют параметром деления. Условие Z 2 /A > 17 выполняется для всех ядер, начиная с серебра Ag. Ниже станет ясно, почему в реакторах используется в качестве горючего дорогой уран, а не более дешевые материалы. Механизм деления Условие Z 2 /A > 17 выполняется для всех элементов второй половины таблицы Менделеева. Однако опыт говорит, что делятся только очень тяжелые ядра. В чем дело? Вспомним α-распад. Очень часто он энергетически выгоден, а не происходит, т.к. препятствует кулоновский барьер. Посмотрим, как обстоит дело в случае деления. Возможность деления зависит от величины суммы поверхностной и кулоновской энергий исходного ядра и осколков. Посмотрим, как меняются эти энергии при деформации ядра - увеличении параметра деления ρ. Энергия поверхностного натяжения W пов увеличивается, затем, когда осколки примут сферическую форму, остается постоянной. Кулоновская энергияw кул только уменьшается, сначала медленно, а затем как 1/ρ. Сумма их при Z 2 /A > 17 и Z 2 /A < 49 ведет себя, как показано на рисунке 13. Налицо наличие Рис.13 Зависимость W потенциального барьера пов +W кул от параметра деформации высотой B f, препятствующего делению. Спонтанное деление может происходить за счет квантово-механического явления просачивания (туннельного эффекта), но вероятность этого чрезвычайно мала, поэтому период полураспада, как упоминалось выше, очень велик.

13 Если Z 2 /A > 49, то высота барьера B f = 0, и деление такого ядра происходит мгновенно (за ядерное время порядка с). Для деления ядра надо сообщить ему энергию, большую B f. Это возможно при захвате нейтрона. В этом случае формула (2) будет выглядеть как (11) Здесь ε n - энергия связи нейтрона в ядре, получившегося при его захвате; T n - кинетическая энергия налетающего нейтрона. Возможны два случая: 1. ε n > B f. Тогда Q возб > B f при любых энергиях нейтрона T n. Т.е. и тепловой нейтрон (T n ~ эв) будет вызывать деление. Например, пусть нейтрон захватывается ядром урана 235 U. Энергия связи нейтрона в 236 U ε n 6.5 МэВ, а высота барьера деления B f 6.0 МэВ. Следовательно, 235 U можно использовать в качестве топлива в реакторах на тепловых нейтронах. 2. ε n < B f. В этом случае недостающая энергия должна быть получена за счет кинетической энергии нейтрона. Реакция деления носит пороговый характер Для урана 239 U высота барьера B f 7.0 МэВ, а энергия связи нейтрона ε n 6.0 МэВ. Для деления ядра урана 238 U его необходимо облучать быстрыми нейтронами с T n 1 МэВ. Подведем итог рассмотрения взаимодействия нейтронов. Ядро\нейтроны медленные быстрые легкие тяжелые потенциальное рассеяние радиационный захват деление резонансное рассеяние реакции (n,α), (n,p) неупругое рассеяние деление Ядерные реакции под действием заряженных частиц В отличие от нейтронов при рассмотрении столкновений заряженных частиц с ядром необходимо учитывать наличие кулоновского Рис.14

14 Потенциалы взаимодействия (а) нейтронов и (б) барьера. Взаимодействие заряженных частиц с ядром нейтрона с ядром характеризуется глубокой (30-40 МэВ) потенциальной ямой радиусом R я (рис.14а). Нейтрон, близко подошедший к ядру, испытывает сильное притяжение. В случае взаимодействия заряженных частиц с ядром потенциальная кривая имеет вид рис14б. При приближении к ядру имеем сначала кулоновское отталкивание (дальнодействующие силы), а на расстоянии порядка R я вступает в действие мощное ядерное притяжение. Высота кулоновского барьера B кул приблизительно равна Например, для протонов при столкновении с ядром кислорода высота барьера составит 3.5 МэВ, а с ураном - 15 МэВ. Для α-частиц высоты барьеров в 2 раза выше. Если кинетическая энергия частицы T < B кул, есть вероятность, что частица попадет в ядро за счет туннельного эффекта. Но прозрачность барьера чрезвычайно мала, скорей всего произойдет упругое рассеяние. По этой же причине заряженной частице трудно покинуть ядро. Вспомним α-распад. Зависимость сечения ядерной реакции для заряженных частиц имеет пороговый характер. Но резонансные пики слабо выражены или совсем отсутствуют, т.к. при энергиях ~МэВ плотность уровней ядра велика и они перекрываются. В будущем большие надежды связаны с термоядерными реакциями синтеза типа 2 H + 2 H => 3 He + p или 2 H + 3 H => 4 He + n, которые отличаются очень большим выделением энергии. Препятствием для осуществления таких реакций является кулоновский барьер. Надо разогревать вещество до таких температур, чтобы энергия частиц kt позволила им вступить в реакцию. Температура соответствует 1 кэв. Для получения самоподдерживающейся "плазменной" реакции должны выполняться три условия: плазма должна быть нагрета до требуемых температур, плотность плазмы должна быть достаточно высокой, температура и плотность должны поддерживаться в течение длительного интервала времени. И тут сплошные проблемы: удержание плазмы в магнитных ловушках, создание материалов для реактора, которые выдержали бы мощное нейтронное облучение и т.п. Пока неясным является даже то, насколько может быть рентабельным производство электроэнергии с использованием термоядерного синтеза. Наблюдается постоянный прогресс в исследованиях. Фотоядерные реакции Обычно под действием γ-квантов идут реакции типа (γ,n), (γ,p) и (γ,α). Все они подобны фотоэффекту, поэтому их называютядерным фотоэффектом. Энергия γ-кванта должна превышать энергию связи соответствующей частицы. Впервые ядерный фотоэффект наблюдали при фоторасщеплении дейтрона (1934 год) γ + 2 H => n+ p Сечения фотоядерных реакций медленно растут от порога, а в области E γ МэВ наблюдается общий для всех ядер широкий резонанс, получивший название гигантский. Гигантский резонанс объясняют возбуждением γ-квантами собственных колебаний протонов относительно нейтронов (дипольные колебания).

15 Положение гигантского резонанса монотонно уменьшается с ростом массового числа А ядер от МэВ в лёгких ядрах до 13 МэВ в тяжёлых. Ширина резонанса ~ 4 8 МэВ. Замедление нейтронов Замедление - универсальный процесс, т.к. рождаются нейтроны быстрыми (средняя энергия нейтронов, освобождающихся при делении ядер ~ 2 МэВ, нейтроны - продукты ядерных реакций имеют энергии порядка МэВ), а захватываются ядрами преимущественно медленные. Для рассмотрения столкновения нейтрона с ядром, имеющим массовое число A, введем обозначение Из законов сохранения энергии и импульса следует, что в системе центра инерции энергия нейтрона (первоначальная E n ), рассеянного на угол θ в результате столкновения с ядром A, E' n будет равна (12) Максимальная потеря энергии (минимальная E' n ) будет при θ = π: E' мин = αe (для водорода E' мин = 0). При малых энергиях (см. (1)) рассеяние изотропно, все значения углов θравновероятны. Поскольку между углом рассеяния θ и энергией Рис.15 Плотность распределения рассеянных нейтронов по энергии рассеянного нейтронаe' n связь однозначная (12), распределение нейтронов по энергии после однократного рассеяния будет равномерным (рис.15). Его можно представить в виде формулы Средняя логарифмическая потеря энергии. Замедляющая способность. Коэффициент замедления Посмотрим, как скажется на энергии нейтрона большое число столкновений. При этом удобно пользоваться не шкалой энергий, а шкалой логарифмов ε = lne: мы видели (см. (12)), что E'/E не зависит от E, т.е. в среднем одинаков процент потери энергии. На шкале энергий изменение энергии выглядит так (13) Т.е. именно lne, а не E меняется на более или менее фиксированную величину. Средняя энергия нейтрона после столкновения

16 Средняя потеря энергии Средняя логарифмическая потеря энергии ξ не зависит от E. Движение вдоль оси lne равномерное. Можно просто подсчитать среднее число столкновений n для замедления от E нач до конечной E кон : (14) В таблице ниже приведены значения ξ и n для ряда ядер при замедлении нейтрона от энергии 1 МэВ до тепловой эв. A ξ n ξσ s,1/см ξσ s /Σ a H H 2 O D D 2 O Be C Разглядывая 4-ую колонку, может показаться, что лучше других замедляет водород. Но надо учесть еще частоту столкновений. Для газообразного и жидкого водорода ξ = 1, но ясно, что путь, проходимый при замедлении будет разный. В 5-ой колонке приведены логарифмические потери ξ, умноженные на частоту столкновений - замедляющая способность. И здесь лучший замедлитель - обычная вода. Но хороший замедлитель должен слабо поглощать нейтроны. В последней, 6-ой колонке, средняя логарифмическая потеря умножена на отношение макроскопических сечений рассеяния и поглощения. Сравнивая числа, понятно, почему в атомных реакторах в качестве замедлителя используют тяжелую воду или графит. Среднее время замедления Оценим время, необходимое нейтрону для замедления в результате столкновений от начальной энергии E 0 до конечной E к. Разобьем ось энергий на малые отрезки ΔE. Число столкновений на отрезке ΔE вблизи E

17 Длина свободного пробега λ s определяется сечением упругого рассеяния σ s и концентрацией ядер замедлителя N, (15) где Σ s - величина, называемая макроскопическим сечением. Время, требуемое для замедления на ΔE, определим как произведение отрезка времени на прохождение длины свободного пробега на число столкновений на ΔE Переходя к бесконечно малым величинам и интегрируя, получим для времени замедления t Например, для бериллия при E 0 = 2 МэВ, E к = эв, λ s = 1.15 см, ξ = 0.21 получаем ~ с. Отметим, что,во-первых, эта величина много меньше периода полураспада свободного нейтрона (~600 с), и, во-вторых, она определяется движением вблизи конечной энергии. Пространственное распределение нейтронов Пусть в среде имеется точечный изотропный источник быстрых нейтронов с начальной энергией E 0. Расстояние L зам, на которое в среднем удаляются нейтроны при замедлении до E к, называется длиной замедления. Реальный путь, проходимый нейтроном, существенно больше, т.к. траектория движения - это ломаная линия из отрезков длиной λ s. Величина L зам определяется параметрами среды замедления, начальной и конечной энергией нейтрона: Для тяжелой воды при замедлении от 2 МэВ до тепловой эв L зам ~ 11 см, для графита ~ 20 см. В результате замедления в объеме с радиусом порядка длины замедления рождаются тепловые нейтроны с максвелловским распределением по энергии. Тепловые нейтроны начинают диффундировать (хаотически двигаться), распространяясь по веществу во все стороны от источника. Этот процесс описывается уравнением диффузии с обязательным учетом поглощения нейтронов (16) В этом уравнении Φ - поток нейтронов (число нейтронов, пересекающих единичную площадку в единицу времени), [ s и Σ a - макроскопические сечения рассеяния (см. (15)) и поглощения, соответственно, D - коэффициент диффузии, S - источник нейтронов. В этом уравнении первое слагаемое описывает движение нейтронов в веществе, второе - поглощение, и третье рождение. Основной характеристикой среды, описывающей процесс диффузии, является длина диффузии L дифф

18 Длина диффузии характеризует среднее удаление нейтрона от источника до поглощения. Для тяжелой воды L дифф ~ 160 см, для графита ~ 50 см. Обычная вода сильно поглощает нейтроны и L дифф всего 2.7 см. Насколько извилист и длинен путь нейтрона при диффузии можно судить, если сравнить длину диффузии (в графите 50 см) со средней длиной пути нейтрона до поглощения λ a = 1/Σ a (в том же графите 3300 см). На практике часто имеют дело с переходом нейтронов из одной среды в другую. Например, активная зона реактора окружена отражателем. Коэффициент отражения β - доля нейтронов, возвращающихся в среду, имеющую источники, из окружающей среды без источников. Приближенно, β 1-4 D/L дифф, где параметры относятся к среде без источников. Например, из графитового отражателяβ = 0.935, т.е. 93% нейтронов вернется. Графит - отличный отражатель. Лучше только тяжелая вода, где β = 0.98! Цепная реакция в среде, содержащей делящееся вещество Имеем однородную среду, содержащую делящееся вещество. Посторонних источников нейтронов нет, они могут появляться только в результате деления ядер. Будем считать, что все процессы идут при одной энергии (так называемое односкоростное приближение). Вопрос: можно ли из этого вещества сделать шар, в котором поддерживалась бы стационарная цепная реакция? Нам потребуются: макроскопическое сечение поглощения нейтронов Σ погл, которое складывается из сечения захвата без деления Σ захв (радиационный захват) и сечения деления Σ дел : Σ погл = Σ захв + Σ дел ; среднее число нейтронов υ, освобождающихся в одном акте деления. Тогда уравнение для потока нейтронов Φ в стационарном случае будет выглядеть как с граничным условием, которое обозначает, что на некотором расстоянии d от шара с делящимся веществом радиуса R поток должен обратиться в ноль. Если сравнить уравнение для потока Φ с (16), то видно, что в качестве источника выступает величина υσ дел Φ - число нейтронов, рождаемых в единице объема в единицу времени. Рассмотрим три случая υσ дел < Σ погл - нейтронов рождается меньше, чем поглощается. Очевидно, стационарная реакция невозможна. υσ дел = Σ погл - источник компенсирует поглощение нейтронов. Решение уравнения (17) дает Φ = const только длябесконечной среды, иначе за счет утечки нейтронов через границу среды реакция затухнет. υσ дел > Σ погл - можно подобрать такие размеры шара из делящегося вещества, чтобы излишек нейтронов уходил через границы шара (не допустить ядерного взрыва). Введем обозначение ω 2 = (Σ погл - υσ дел )/D > 0. Уравнение (17) примет вид (17) Его общее решение выглядит как (18) (19)

19 Коэффициент B в (19) надо положить равным нулю, чтобы решение не расходилось при r = 0. Нахождение окончательного решения осложнено корректным учетом граничного условия, и для естественной смеси изотопов урана ( 235 U - 0.7%, 235 U %,Σ погл = /см, Σ дел = /см, υ = 2.46) получаем в качестве минимального значения всего R 5см. Чем эта задача отличается от реальной? В действительности нейтроны рождаются быстрыми, и их надо замедлить до тепловых энергий. Первый реактор, построенный Э. Ферми (1942 год), имел размеры порядка 350 см. Цепная реакция. Атомный реактор Устройства, в которых энергия получается за счет стационарной цепной реакции деления, называют атомными реакторами (например, говорят, атомная электростанция, АЭС), хотя по сути это ядерные реакторы. Конструкция атомных реакторов очень сложна, но необходимым элементом любого реактора является активная зона, в которой происходит реакция деления. Активная зона содержит делящееся вещество, замедлитель, управляющие (регулирующие) стержни, элементы конструкции и окружена отражателем нейтронов для уменьшения потерь последних. Все это находится внутри защиты от потока нейтронов, γ- излучения. Судьба нейтрона в активной зоне захват ядром урана с последующим делением этого ядра; захват ядром урана с последующим переходом ядра в основное состояние с испусканием γ-квантов (радиационный захват); захват ядрами замедлителя или элементов конструкции; вылет из активной зоны; поглощение регулирующими стержнями. Нейтроны испускаются при делении ядер, затем поглощаются или покидают активную зону. Обозначим через k коэффициент размножения - отношение числа нейтронов последующего поколения n i+1 к числу в предыдущем n i (20) Если ввести время жизни поколения τ, то уравнение для числа нейтронов n и его решение будут выглядеть так (21) Если коэффициент k отличен от 1, то число нейтронов убывает (k < 1) или возрастает (k > 1) по экспоненциальному закону, т.е.очень быстро. (Проследите за влиянием коэффициента размножения k и времени жизни поколения τ на динамику числа нейтронов на простом опыте) Коэффициент размножения k можно представить в виде произведения коэффициента k для бесконечной среды и вероятностине покинуть активную зону χ (22) Величина χ зависит от состава активной зоны, ее размеров, формы, материала отражателя. Рассматривая реактор, работающий на тепловых нейтронов, коэффициент k можно представить в виде четырех сомножителей где (23)

20 ε - коэффициент размножения на быстрых нейтронах (для реальных систем из урана и графита ε ~ 1.03); p - вероятность избежать резонансного захвата при замедлении. Вспомним, что рождаются нейтроны быстрыми, и при замедлении до тепловых энергий им надо преодолеть область резонансов в сечении поглощения (см. рис.10); f - доля нейтронов, поглощаемая ядрами урана (а не замедлителя или элементов конструкции). ε p f 0.8; η - среднее число нейтронов, испускаемых на один акт захвата ядром урана (при захвате может произойти деление ядра, а может испускание γ- квантов). η 1.35 (сравните с ~2.5 для числа нейтронов на один акт деления). Из приведенных данных следует k = 1.08 и χ = 0.93, что соответствует размерам реактора порядка 5-10 м. Критическая масса минимальная масса делящегося вещества, при которой в нём может происходить самоподдерживающаяся ядерная реакция деления. Если масса вещества ниже критической, то слишком много нейтронов, необходимых для реакции деления, теряется, и цепная реакция не идёт. При массе больше критической цепная реакция может лавинообразно ускоряться, что приведет к ядерному взрыву. Критическая масса зависит от размеров и формы делящегося образца, так как они определяют утечку нейтронов из образца через его поверхность. Минимальную критическую массу имеет образец сферической формы, так как площадь его поверхности наименьшая. Отражатели и замедлители нейтронов, окружающие делящееся вещество, могут существенно снизить критическую массу. Критическая масса зависит и от химического состава образца. "Дедушкой" отечественных ядерных реакторов является первый физический реактор Ф-1, получивший статус памятника науки и техники. Он запущен в 1946 году под руководством И.В. Курчатова. В качестве замедлителя использован очищенный графит в виде брусков с отверстиями для урановых стержней. Управление осуществлялось стержнями, содержащими кадмий, сильно поглощающий тепловые нейтроны. В активной зоне котла находилось 400 т графита и 50 т урана. Мощность реактора составляла порядка 100 Вт, специальной системы теплоотвода не было. При работе тепло аккумулировалось в большой массе графита. Затем графитовую кладку охлаждали струей воздуха от вентилятора. Этот реактор исправно работает и до сих пор. Доля ядерной энергетики в глобальном производстве электричества составляла в разные годы 10-20%. Наибольший процент (~74) электроэнергии производится на АЭС во Франции. В России ~15%.


Семинар 12. Деление атомных ядер

Семинар 12. Деление атомных ядер Семинар 1. Деление атомных ядер На устойчивость атомного ядра влияют два типа сил: короткодействующие силы притяжения между нуклонами, дальнодействующие электромагнитные силы отталкивания между протонами.

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 11 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

ЛЕКЦИЯ 11 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ ЛЕКЦИЯ 11 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ Продолжаем изучать атомные ядра. 1. Диаграмма стабильности ядер. Долина стабильности На рис. 11.1 показана диаграмма стабильности ядер. Если сдвинуться из этой долины, то тогда

Подробнее

Ядерная физика и Человек

Ядерная физика и Человек Ядерная физика и Человек ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР ЭНЕРГИЯ АННИГИЛЯЦИЯ АННИГИЛЯЦИЯ = 100 тонн угля Механика Химия Ядерная физика Энергия связи ядра W(A,Z) 2 M ( A, Z) c W ( A, Z) p 2 ( ) 2 n Z m c A Z m c Удельная

Подробнее

Лекция 3 СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

Лекция 3 СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР Лекция 3 СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР Атомные ядра условно принято делить на стабильные и радиоактивные. Условность состоит в том что, в сущности, все ядра подвергаются радиоактивному распаду, но

Подробнее

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 2

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 2 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 2 Задача 1. 1. Покоившееся ядро радона 220 Rn выбросило α чаcтицу со скоростью υ = 16 Мм/с. В какое ядро превратилось ядро радона? Какую скорость υ 1 получило оно вследствие

Подробнее

Рождение и жизнь атомных ядер

Рождение и жизнь атомных ядер Рождение и жизнь атомных ядер ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР Деление ядер. История 1934 г. Э. Ферми, облучая уран тепловыми нейтронами, обнаружил среди продуктов реакции радиоактивные ядра. 1939 г. О. Ган и Ф. Штрассман

Подробнее

И протон, и нейтрон обладают полуцелым спином

И протон, и нейтрон обладают полуцелым спином Конспект лекций по курсу общей физики. Часть III Оптика. Квантовые представления о свете. Атомная физика и физика ядра Лекция 1 9. СТРОЕНИЕ ЯДРА 9.1. Состав атомного ядра Теперь мы должны обратить наше

Подробнее

Лекция 23 Атомное ядро

Лекция 23 Атомное ядро Сегодня: воскресенье, 8 декабря 2013 г. Лекция 23 Атомное ядро Содержание лекции: Состав и характеристики атомного ядра Дефект массы и энергия связи ядра Ядерные силы Радиоактивность Ядерные реакции Деление

Подробнее

Микромир и Вселенная

Микромир и Вселенная Микромир и Вселенная ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР Структура материи Молекулы T = 300 К Атомы ( N, Z) e Атомные ядра ( N, Z ) e Стабильные частицы p протон (uud) e n нейтрон (udd) 885,7 c n pe e n Адроны Лептоны Барионы

Подробнее

Ядерные реакции под действием нейтронов

Ядерные реакции под действием нейтронов Ядерные реакции под действием нейтронов Упругое рассеяние n ( A, Z) n ( A, Z) Непругое рассеяние n ( A, Z) n ( A, Z) Радиационный захват n ( A, Z) ( A 1, Z) ( n, p) - реакция n ( A, Z) p ( A, Z 1) ( n,

Подробнее

Институт ядерной физики АН РУз ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ

Институт ядерной физики АН РУз ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Институт ядерной физики АН РУз ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 2018 Введение Основные понятия и определения Взаимодействие тяжелых заряженных частиц с веществом

Подробнее

Ядро атома. Ядерные силы. Структура атомного ядра

Ядро атома. Ядерные силы. Структура атомного ядра Ядро атома. Ядерные силы. Структура атомного ядра На основе опытов Резерфорда была предложена планетарная модель атома: r атома = 10-10 м, r ядра = 10-15 м. В 1932 г. Иваненко и Гейзенберг обосновали протон-нейтронную

Подробнее

Введение в ядерную физику

Введение в ядерную физику 1. Предмет «Ядерная физика». 2. Основные свойства атомных ядер. 3. Модели атомных ядер. 4. Радиоактивность. 5. Взаимодействие излучения с веществом. 1 6. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях.

Подробнее

Нейтронные ядерные реакции

Нейтронные ядерные реакции Нейтронные ядерные реакции Нейтронные ядерные реакции Ядерная реакция это процесс и результат взаимодействия ядер с различными ядерными частицами (альфа-, бета-частицами, протонами, нейтронами, гамма-квантами

Подробнее

Ядерные реакции. e 1/2. p n n

Ядерные реакции. e 1/2. p n n Ядерные реакции 197 Au 197 79 79 14 N 17 7 8 O 9 Be 1 4 6 C 7 Al 30 13 15 30 P e 30 15 T.5мин 14 1/ P p n n Si Au Ядерные реакции ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ КАНАЛЫ РЕАКЦИИ Сечение реакции и число событий N dn(,

Подробнее

Лекция 7. Столкновение нерелятивистских частиц.

Лекция 7. Столкновение нерелятивистских частиц. Лекция 7 Столкновение нерелятивистских частиц 1 Упругое столкновение Задача состоит в следующем Пусть какая-то частица пролетает мимо другой частицы Это могут быть два протона один из ускорителя, другой

Подробнее

является первым, оценочным приближением для гомогенных реакторов больших размеров ряд результатов интегральные и качественные

является первым, оценочным приближением для гомогенных реакторов больших размеров ряд результатов интегральные и качественные Метод многих групп До настоящего времени для решения задач физики ядерных реакторов мы использовали одногогрупповой метод. Мы полагали что в реакторе присутствуют нейтроны только одной энергии то есть

Подробнее

8 Ядерная физика. Основные формулы и определения. В физике известно четыре вида фундаментальных взаимодействий тел:

8 Ядерная физика. Основные формулы и определения. В физике известно четыре вида фундаментальных взаимодействий тел: 8 Ядерная физика Основные формулы и определения В физике известно четыре вида фундаментальных взаимодействий тел: 1) сильное или ядерное взаимодействие обусловливает связь между нуклонами атомного ядра.

Подробнее

Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции. Составное ядро.

Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции. Составное ядро. Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова Физический факультет РЕФЕРАТ по дисциплине: Физика ядра и частиц Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции. Составное ядро. Банниковой Ирины

Подробнее

Приложение 4. Взаимодействие частиц с веществом

Приложение 4. Взаимодействие частиц с веществом Приложение 4. Взаимодействие частиц с веществом Взаимодействие частиц с веществом зависит от их типа, заряда, массы и энергии. Заряженные частицы ионизуют атомы вещества, взаимодействуя с атомными электронами.

Подробнее

Деление ядер. История 1934 г. Э. Ферми, облучая уран тепловыми нейтронами, обнаружил среди продуктов реакции радиоактивные ядра.

Деление ядер. История 1934 г. Э. Ферми, облучая уран тепловыми нейтронами, обнаружил среди продуктов реакции радиоактивные ядра. ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР Деление ядер. История 1934 г. Э. Ферми, облучая уран тепловыми нейтронами, обнаружил среди продуктов реакции радиоактивные ядра. 1939 г. О. Ган и Ф. Штрассман обнаружили среди продуктов реакций

Подробнее

ИЗОТОПЫ: СВОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЕ. Инжечик Лев Владиславович. Кафедра общей физики Лекция 19

ИЗОТОПЫ: СВОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЕ. Инжечик Лев Владиславович. Кафедра общей физики Лекция 19 ИЗОТОПЫ: СВОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЕ Инжечик Лев Владиславович Кафедра общей физики inzhechik@stream.ru Иллюстрация процесса деления на основе капельной модели ядра Учитываются поверхностное натяжение

Подробнее

наименьшей постоянной решетки

наименьшей постоянной решетки Оптика и квантовая физика 59) Имеются 4 решетки с различными постоянными d, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением различной интенсивности. Какой рисунок иллюстрирует положение главных

Подробнее

Министерство образования и науки Российской Федерации. НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.

Министерство образования и науки Российской Федерации. НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им РЕАЛЕКСЕЕВА

Подробнее

Тест по ядерной физике система подготовки к тестам Gee Test. oldkyx.com

Тест по ядерной физике система подготовки к тестам Gee Test. oldkyx.com Тест по ядерной физике система подготовки к тестам Gee Test oldkyx.com Список вопросов по ядерной физике 1. С какой скоростью должен лететь протон, чтобы его масса равнялась массе покоя α-частицы mα =4

Подробнее

Гомогенный реактор в одногрупповом приближении Диффузионно-возрастная теория

Гомогенный реактор в одногрупповом приближении Диффузионно-возрастная теория Гомогенный реактор в одногрупповом приближении Диффузионно-возрастная теория Рассмотренное диффузионное приближение позволяет вычислить пространственное распределение потока нейтронов без учета их энергетической

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 2 ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ЛЕКЦИЯ 2 ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЛЕКЦИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.1. Ионизирующее излучение (ИИ). ИИ поток частиц заряженных или нейтральных и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации или

Подробнее

Туннельный эффект. Осциллятор. Строение атома. 1. Туннельный эффект.

Туннельный эффект. Осциллятор. Строение атома. 1. Туннельный эффект. Лекция 9 (сем. 3) Туннельный эффект. Осциллятор. 1. Туннельный эффект. Строение атома План лекции: 2. Линейный гармонический осциллятор. Нулевая энергия осциллятора. 3. Линейный гармонический осциллятор.

Подробнее

ПРИКЛАДНАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

ПРИКЛАДНАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА ПРИКЛАДНАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА Сегодня: пятница, 20 июня 2014 г. Список литературы Основная литература. 1. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов: Г.Г. Бартоломей, Г.А. Бать. М.: Энергоатомиздат,

Подробнее

Рис.6. ZX A Z+1 Y A + -1 e 0, т. е. выполняются те же законы сохранения.

Рис.6. ZX A Z+1 Y A + -1 e 0, т. е. выполняются те же законы сохранения. Конспект лекций по курсу общей физики. Часть III Оптика. Квантовые представления о свете. Атомная физика и физика ядра Лекция 14 9. СТРОЕНИЕ ЯДРА (продолжение) 9.5. Радиоактивность Радиоактивностью называется

Подробнее

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Частота падающего света Б) Импульс фотонов В) Кинетическая энергия вылетающих электронов A Б В

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Частота падающего света Б) Импульс фотонов В) Кинетическая энергия вылетающих электронов A Б В Квантовая физика, ядерная физика 1. Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 10 ЯДЕРНЫЕ МОДЕЛИ. РАДИОАКТИВНОСТЬ

ЛЕКЦИЯ 10 ЯДЕРНЫЕ МОДЕЛИ. РАДИОАКТИВНОСТЬ ЛЕКЦИЯ 10 ЯДЕРНЫЕ МОДЕЛИ. РАДИОАКТИВНОСТЬ В прошлый раз мы начали изучать квантовую систему «ядро». В нем работает протоннейтронная модель ядра. Плотность этого вещества 10 1 г/см 3. Спин протонов и нейтронов

Подробнее

Ядерные реакции. Лекция

Ядерные реакции. Лекция Ядерные реакции Лекция 1 04.09.2015 Ядерные реакции Ядерные реакции происходят при столкновениях частиц с ядрами или ядер с ядрами, в результате которых происходит изменение внутреннего состояния частиц

Подробнее

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Частота падающего света Б) Импульс фотонов В) Кинетическая энергия вылетающих электронов

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Частота падающего света Б) Импульс фотонов В) Кинетическая энергия вылетающих электронов Квантовая физика, ядерная физика 1. Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих

Подробнее

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 для студентов 2 курса медико-биологического факультета. Тема 1. Законы теплового излучения. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 для студентов 2 курса медико-биологического факультета. Тема 1. Законы теплового излучения. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ: МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 Тема 1. Законы теплового излучения. 1. Равновесное тепловое излучение. 2. Энергетическая светимость. Испускательная и поглощательная способности. Абсолютно черное тело. 3. Закон

Подробнее

ДЕЛЕНИЕ. Рождение и жизнь атомных ядер. Энергетика

ДЕЛЕНИЕ. Рождение и жизнь атомных ядер. Энергетика Микромир и Вселенная 2017 ДЕЛЕНИЕ Рождение и жизнь атомных ядер. Энергетика 2 N-Z диаграмма атомных ядер α-распад β+ распад β- распад деление СЛИЯНИЕ Удельная энергия связи ядра ε(a,z) 0,8 0,6 ДЕЛЕНИЕ

Подробнее

СЕМИНАР 11 Ядерные реакции. Деление атомных ядер. Ядерные реакции

СЕМИНАР 11 Ядерные реакции. Деление атомных ядер. Ядерные реакции СЕМИНАР 11 Ядерные реакции. Деление атомных ядер Ядерные реакции Порог реакции a A B b в лабораторной системе координат (ЛСК) даётся формулой (E a,b ) порог = Q (1 m a Q m A m A c ), где Q = (W B W b )

Подробнее

Радиоактивность. 2. Объяснение α распада с помощью туннельного эффекта. 5. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции.

Радиоактивность. 2. Объяснение α распада с помощью туннельного эффекта. 5. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции. Радиоактивность 1. Естественная радиоактивность. Излучение. Общая характеристика. Закон радиоактивного распада. 2. Объяснение α распада с помощью туннельного эффекта. 3. β распад. Нейтрино. Возбужденное

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 9 АТОМНОЕ ЯДРО

ЛЕКЦИЯ 9 АТОМНОЕ ЯДРО ЛЕКЦИЯ 9 АТОМНОЕ ЯДРО Мы рассматривали атом в магнитном поле и его влияние на спектр излучения. Впервые эти процессы рассмотрел Зееман, поэтому расщепление уровней энергии в магнитном поле называется эффектом

Подробнее

13. Теория Хаузера-Фешбаха.

13. Теория Хаузера-Фешбаха. 3. Теория Хаузера-Фешбаха.. Следуя Хаузеру и Фешбаху выразим сечения компаунд-процессов через средние значения ширин. Будем исходить из формализма Брейта-Вигнера. Для элемента S-матрицы при наличии прямого

Подробнее

моменты количества движения. Если налетающей частицей является фотон (

моменты количества движения. Если налетающей частицей является фотон ( ЛЕКЦИЯ 9. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ 1. Законы сохранения в ядерных реакциях В физике ядерных реакций, как и в физике частиц, выполняются одни и те же законы сохранения. Они накладывают ограничения, или, как их называют,

Подробнее

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru. Ядерные реакции

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru. Ядерные реакции И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Ядерные реакции Энергетический выход ядерной реакции это разность Q кинетической энергии продуктов реакции и кинетической энергии исходных частиц. Если Q > 0,

Подробнее

РЕФЕРАТ «Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции. Составное ядро» Выполнил студент 214 группы: Егоренков Михаил Викторович.

РЕФЕРАТ «Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции. Составное ядро» Выполнил студент 214 группы: Егоренков Михаил Викторович. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА» ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ РЕФЕРАТ «Механизмы ядерных реакций.

Подробнее

5. Бета- частица это. 6. В состав радиоактивного излучения входят. 7. Явление радиоактивности открыл. 8. Гамма - квант - это

5. Бета- частица это. 6. В состав радиоактивного излучения входят. 7. Явление радиоактивности открыл. 8. Гамма - квант - это БАНК ЗАДАНИЙ. ФИЗИКА.БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ.МОДУЛЬ 4. СТРОЕНИЕ АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АТОМНЫХ ЯДЕР. 1. Явление радиоактивности свидетельствует о том, что все вещества состоят из неделимых

Подробнее

В результате столкновения ядра урана с частицей произошло деление ядра урана, сопровождающееся излучением - квантов в соответствии с уравнением

В результате столкновения ядра урана с частицей произошло деление ядра урана, сопровождающееся излучением - квантов в соответствии с уравнением Ядерные реакции 1. В результате столкновения ядра урана с частицей произошло деление ядра урана, сопровождающееся излучением - квантов в соответствии с уравнением 2. Ядро урана столкнулось с протоном электроном

Подробнее

Экспериментальная ядерная физика

Экспериментальная ядерная физика Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Кафедра 7 экспериментальной ядерной физики и космофизики А.И. Болоздыня Экспериментальная ядерная физика Лекция 23 Нуклон-нуклонные взаимодействия

Подробнее

Рождение и жизнь атомных ядер

Рождение и жизнь атомных ядер Рождение и жизнь атомных ядер n W e p e e W n p АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА 2 Ядерная физика Энергия связи ядра W(A,Z) 2 M ( A, Z) c W ( A, Z) p 2 ( ) 2 n Z m c A Z m c W(A, Z) 10 2 Mc 2 7 СЛИЯНИЕ W A, Z M яд 100%

Подробнее

Естественный фон. Рентгеновское и гаммаизлучения. Быстрые нейтроны. Альфаизлучение. Медленные нейтроны. k 1 1-1,

Естественный фон. Рентгеновское и гаммаизлучения. Быстрые нейтроны. Альфаизлучение. Медленные нейтроны. k 1 1-1, Тема: Лекция 54 Строение атомного ядра. Ядерные силы. Размеры ядер. Изотопы. Дефект масс. Энергия связи. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Свойства ионизирующих излучений. Биологическое действие

Подробнее

Свойства атомных ядер. N Z диаграмма атомных ядер

Свойства атомных ядер. N Z диаграмма атомных ядер Лабораторная работа 1 Свойства атомных ядер Цель работы: научиться пользоваться современными базами данных в научно-исследовательской работе, получить более углубленное представление о материале, изучаемом

Подробнее

E γ + E e = E e; (4) m e v. m e c 2 1 v2 /c 2 ; p e = E e = E γ = m e c 2 1. c = m eβc 1 = m e c 2 = 1

E γ + E e = E e; (4) m e v. m e c 2 1 v2 /c 2 ; p e = E e = E γ = m e c 2 1. c = m eβc 1 = m e c 2 = 1 Изучение взаимодействия гамма-излучения с веществом Составители: к. ф.-м. н. В. В. Добротворский, асс. О. В. Журенков Рецензенты: к. ф.-м. н. В. А. Литвинов, д. ф.-м. н. А. В. Пляшешников Цель работы:

Подробнее

Т15. Строение ядра (элементы физики ядра и элементарных частиц)

Т15. Строение ядра (элементы физики ядра и элементарных частиц) Т5. Строение ядра (элементы физики ядра и элементарных частиц). Строение ядра. Протоны и нейтроны. Понятие о ядерных циклах. Энергия связи, дефект массы.. Естественная радиоактивность. Радиоактивность.

Подробнее

Тема 22. Физика атомного ядра и элементарных частиц. 1. Общие сведения об атомных ядрах

Тема 22. Физика атомного ядра и элементарных частиц. 1. Общие сведения об атомных ядрах Тема 22. Физика атомного ядра и элементарных частиц 1. Общие сведения об атомных ядрах В 1932 г. была открыта новая элементарная частица с массой примерно равной массе протона, но имеющая электрического

Подробнее

N-Z диаграмма атомных ядер

N-Z диаграмма атомных ядер РАДИОАКТИВНОСТЬ N-Z диаграмма атомных ядер Радиоактивность Радиоактивность свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов. Радиоактивный

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 12 РЕАКЦИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕЙТРОНОВ. ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ

ЛЕКЦИЯ 12 РЕАКЦИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕЙТРОНОВ. ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ ЛЕКЦИЯ 12 РЕАКЦИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕЙТРОНОВ. ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ 1. Нейтронная физика С помощью нейтронов можно изучать кристаллическую и магнитную структуру вещества и другие параметры. По сути основой ядерных

Подробнее

В приложении Радиоактивный распад. В приложении Задание Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор

В приложении Радиоактивный распад. В приложении Задание Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор Календарно-тематическое планирование по ФИЗИКЕ для 11 класса (заочное обучение) на II полугодие 2016-2017 учебного года Базовый учебник: ФИЗИКА 11, Г.Я. Мякишев и др., М.:«Просвещение», 2004 Учитель: Горев

Подробнее

Нуклон-нуклонные взаимодействия

Нуклон-нуклонные взаимодействия Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Институт ядерной физики и технологий Лаборатория экспериментальной ядерной физики http://enpl.mephi.ru/ А.И. Болоздыня Экспериментальная ядерная

Подробнее

Лекция 3 Модель жидкой капли. 1. О ядерных моделях

Лекция 3 Модель жидкой капли. 1. О ядерных моделях Лекция Модель жидкой капли.. О ядерных моделях Свойство насыщения ядерных сил, вытекающее, в ою очередь, из их короткодействия и отталкивания на малых расстояниях, делает ядро похожим на жидкость. Силы,

Подробнее

9.11 Энергия связи системы

9.11 Энергия связи системы 9.11 Энергия связи системы Пусть тело с массой покоя М 0 состоит из N частей с массами покоя m 0i (i=1,,n). Энергия покоя такого тела слагается из энергий покоя частей, кинетических энергий частей относительно

Подробнее

Лекция 6 ДЕЛЕНИЕ АТОМНЫХ ЯДЕР

Лекция 6 ДЕЛЕНИЕ АТОМНЫХ ЯДЕР Лекция 6 ДЕЛЕНИЕ АТОМНЫХ ЯДЕР 1 Процесс деления атомных ядер Делением атомных ядер называют их распад на два осколка сравнимой массы. Деление может быть самопроизвольным (спонтанным) или вынужденным (вызванным

Подробнее

- число силовых линий центрального поля конечно. Число силовых линий поля протона с массой М в М/m раз больше, чем число линий поля электрона с

- число силовых линий центрального поля конечно. Число силовых линий поля протона с массой М в М/m раз больше, чем число линий поля электрона с Как известно, дискретные частоты излучения при возбуждении атома водорода испускаются сериями. Самая высокочастотная из них серия Лаймана. Она описывается эмпирической формулой Ридберга ν = R (1-1 n 2

Подробнее

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. Лекция 4. Атомное ядро. Элементарные частицы. Характеристики атомного ядра.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. Лекция 4. Атомное ядро. Элементарные частицы. Характеристики атомного ядра. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА Лекция 4. Атомное ядро. Элементарные частицы Характеристики атомного ядра. Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Атомные ядра имеют размеры примерно

Подробнее

ФИО. Ответ Вопрос Базовый билет Настройки 1 1) 2) 3) 4)

ФИО. Ответ Вопрос Базовый билет Настройки 1 1) 2) 3) 4) Центр обеспечения качества образования Институт Группа ФИО МОДУЛЬ: ФИЗИКА (КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА + КЛАССИЧЕСКИЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Подробнее

Физический факультет

Физический факультет Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Физический факультет Кафедра Общей ядерной физики Москва 005 г. Взаимодействие гамма-излучения с веществом Аспирант Руководитель : Чжо Чжо Тун

Подробнее

Лекция 8 Простейшие одномерные задачи квантовой механики: прямоугольный потенциальный барьер

Лекция 8 Простейшие одномерные задачи квантовой механики: прямоугольный потенциальный барьер Лекция 8 Простейшие одномерные задачи квантовой механики: прямоугольный потенциальный барьер Прохождение частицы через одномерный потенциальный барьер: постановка задачи. Определение коэффициентов отражения

Подробнее

Вариант 8 1. Волновая функция, описывающая основное состояние электрона в атоме., где (боровский радиус).

Вариант 8 1. Волновая функция, описывающая основное состояние электрона в атоме., где (боровский радиус). Вариант 1 1. Частица находится в четвертом возбужденном состоянии в потенциальном ящике шириной L. Определить, в каких точках интервала 0 X 3L/4 вероятность нахождения частицы минимальна. 2. В потенциальном

Подробнее

некоторых лёгких элементов. одинаковые осколки; 3) ядра атомов гелия (альфа-частицы), протоны, нейтроны и ядра

некоторых лёгких элементов. одинаковые осколки; 3) ядра атомов гелия (альфа-частицы), протоны, нейтроны и ядра Радиоактивность это испускание атомными ядрами излучения вследствие перехода ядер из одного энергетического состояния в другое или превращения одного ядра в другое. Атомные ядра испускают: 1)электромагнитные

Подробнее

3.4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА

3.4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Лабораторная работа 3.4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Цель работы: изучение закономерностей радиоактивного распада путем компьютерного моделирования; определение постоянной распада и периода полураспада

Подробнее

Реферат. На тему «Формула Вайцзеккера» Выполнила студентка 209 группы Зюзина Нина

Реферат. На тему «Формула Вайцзеккера» Выполнила студентка 209 группы Зюзина Нина Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова Физический факультет Реферат На тему «Формула Вайцзеккера» Выполнила студентка 209 группы Зюзина Нина Москва, 2016 Оглавление Введение или немного

Подробнее

Семинар 11. Ядерные реакции

Семинар 11. Ядерные реакции Семинар 11. Ядерные реакции Ядерные реакции являются не только эффективным методом изучения свойств атомных ядер, но и способом, с помощью которого было получено большинство радиоактивных изотопов. 11.1.

Подробнее

Минимум по физике для учащихся 9-х классов за 4 - ю четверть.

Минимум по физике для учащихся 9-х классов за 4 - ю четверть. Минимум по физике для учащихся 9-х классов за 4 - ю четверть. Учебник: Перышкин А. В.Физика.9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. Виды и формы контроля: 1) предъявление

Подробнее

i. ~. -- ; . ; _..._... ~- - - г--- 1 А 1 Б 1 В 1 Г 1 ---~--[: АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ Контрольная работа NO 4 ФИЗИКА "... Вариант 1 ,,_ - Класс

i. ~. -- ; . ; _..._... ~- - - г--- 1 А 1 Б 1 В 1 Г 1 ---~--[: АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ Контрольная работа NO 4 ФИЗИКА ... Вариант 1 ,,_ - Класс Класс --- АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА Контрольная работа NO 4 Вариант Задание (0,5 балла) В каком состоянии должен находиться водород, чтобы можно было наблюдать его характерный линейчатый спектр? А. В жидком.

Подробнее

Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. 1. Состав, размер и характеристика атомного ядра.

Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. 1. Состав, размер и характеристика атомного ядра. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.. Состав, размер и характеристики атомного ядра. Работы Иваненко и Гейзенберга. 2. Дефект массы и энергия связи ядра. 3. Ядерные взаимодействия. 4. Радиоактивный

Подробнее

1.15. Рассеяние частиц. Эффективное сечение.

1.15. Рассеяние частиц. Эффективное сечение. 1 1.15. Рассеяние частиц. Эффективное сечение. 1.15.1. Рассеяние на силовом центре. Рассмотрим снова рассеяние на силовом центре (или в качестве силового центра возьмем центр инерции двух сталкивающихся

Подробнее

ядро-мишень ядро частица-снаряд частица Лабораторная система координат ЛСК Система центра инерции СЦИ

ядро-мишень ядро частица-снаряд частица Лабораторная система координат ЛСК Система центра инерции СЦИ Любой процесс столкновения элементарной частицы с ядром или ядра с ядром будем называть ядерной реакцией. Наряду с радиоактивным распадом ядерные реакции основной источник сведений об атомных ядрах. ядро-мишень

Подробнее

Методические указания к решению задач по ядерной физике

Методические указания к решению задач по ядерной физике Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет Физико-Механический Факультет Кафедра Экспериментальной Ядерной Физики Методические указания к решению задач по ядерной физике Н.И.Троицкая

Подробнее

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ II КУРСА IV СЕМЕСТРА ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ. для студентов II курса IV семестра всех факультетов

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ II КУРСА IV СЕМЕСТРА ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ. для студентов II курса IV семестра всех факультетов 1 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ II КУРСА IV СЕМЕСТРА ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ Варианты домашнего задания по физике для студентов II курса IV семестра всех факультетов Вариант Номера задач 1 1 13 5 37

Подробнее

Квантовые числа. Состав атомного ядра. Лекция Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры экспериментальной физики

Квантовые числа. Состав атомного ядра. Лекция Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры экспериментальной физики Квантовые числа. Состав атомного ядра Лекция 15-16 Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры экспериментальной физики Квантовые числа Уравнению Шрёдингера удовлетворяют собственные функции r,,, которые

Подробнее

Нуклонная модель ядра Гейзенберга Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы

Нуклонная модель ядра Гейзенберга Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы 531 Нуклонная модель ядра Гейзенберга Иваненко Заряд ядра Массовое число ядра Изотопы 28 (С1)1 На рисунке показаны два трека заряженных частиц в камере Вильсона, помещенной в однородное магнитное поле,

Подробнее

электрона. Упругое рассеяние может быть разделено на следующие виды: однократное рассеяние ( х << 1/(σ N))

электрона. Упругое рассеяние может быть разделено на следующие виды: однократное рассеяние ( х << 1/(σ N)) Лабораторная работа 2. Обратное рассеяние β- излучения Цель работы: выявить закономерности отражения β-частиц, испускаемых радионуклидами. Теоретическая часть Основные закономерности процесса обратного

Подробнее

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГИСТРАЦИИ ГАММА-КВАНТОВ С ЭНЕРГИЕЙ ОТ 0.5 ДО 3.0 МЭВ ДЕТЕКТОРОМ ИЗ СВЕРХЧИСТОГО ГЕРМАНИЯ CANBERRA GC3019.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГИСТРАЦИИ ГАММА-КВАНТОВ С ЭНЕРГИЕЙ ОТ 0.5 ДО 3.0 МЭВ ДЕТЕКТОРОМ ИЗ СВЕРХЧИСТОГО ГЕРМАНИЯ CANBERRA GC3019. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГИСТРАЦИИ ГАММА-КВАНТОВ С ЭНЕРГИЕЙ ОТ 0.5 ДО 3.0 МЭВ ДЕТЕКТОРОМ ИЗ СВЕРХЧИСТОГО ГЕРМАНИЯ CANBERRA GC3019. С.Ю. Трощиев Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ E-mail: sergey.troschiev@googlemail.com

Подробнее

t а) No = N. e -λt ; б) N = No ln(λt); в) N = No. е -λt ; г) No/2 = No. е -λt ; д) N = No dt. A 0 A A 0 A ~

t а) No = N. e -λt ; б) N = No ln(λt); в) N = No. е -λt ; г) No/2 = No. е -λt ; д) N = No dt. A 0 A A 0 A ~ 136 РАДИОАКТИВНОСТЬ Задание 1. Укажите правильный ответ: 1. Радиоактивностью называется... а) самопроизвольное превращение ядер с испусканием α-частиц; б) спонтанное деление ядер; в) внутриядерное превращение

Подробнее

Решение задач ЕГЭ часть С: Физика атома и атомного ядра

Решение задач ЕГЭ часть С: Физика атома и атомного ядра C11 На рисунке показаны два трека заряженных частиц в камере Вильсона, помещенной в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка Трек I принадлежит протону Какой из частиц (протону, электрону

Подробнее

Индивидуальное задание 1 к курсу «Прикладная физика»

Индивидуальное задание 1 к курсу «Прикладная физика» Индивидуальное задание 1 к курсу «Прикладная физика» Вариант 1 1 В широкой части горизонтально расположенной трубы нефть течет со скоростью v 1 = м/с. Определить скорость v нефти в узкой части трубы, если

Подробнее

Дидактическое пособие по теме «Квантовая физика» учени 11 класса

Дидактическое пособие по теме «Квантовая физика» учени 11 класса Задачи «Квантовая физика» 1 Дидактическое пособие по теме «Квантовая физика» учени 11 класса Тема I. Фотоэлектрический эффект и его законы. Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта c Wф, Wф, где W ф

Подробнее

γ =, c скорость света.

γ =, c скорость света. 6. Антипротон Первой обнаруженной античастицей был позитрон. Открытие позитрона, частицы по своим характеристикам идентичной электрону, но с противоположным (положительным) электрическим зарядом, было

Подробнее

Таблица Менделеева Радиоактивный распад Элементарные частицы. Атомная, ядерная физика

Таблица Менделеева Радиоактивный распад Элементарные частицы. Атомная, ядерная физика Таблица Менделеева Радиоактивный распад Элементарные частицы Атомная, ядерная физика Квантовые числа Квантовое число Определяемая величина Формула Диапазон значений Главное квантовое число Энергетические

Подробнее

После изучения курса «Деление атомных ядер» студент сможет применять полученные

После изучения курса «Деление атомных ядер» студент сможет применять полученные Аннотация рабочей программы дисциплины «Деление атомных ядер» Направление подготовки: 03.04.02 - «Физика» (Магистерская программа - «Физика ядра и элементарных частиц») 1. Цели и задачи дисциплины Основной

Подробнее

Физика атомного ядра и элементарных частиц (наименование дисциплины) Направление подготовки физика

Физика атомного ядра и элементарных частиц (наименование дисциплины) Направление подготовки физика Аннотация рабочей программы дисциплины Физика атомного ядра и элементарных частиц (наименование дисциплины) Направление подготовки 03.03.02 физика Профиль подготовки «Фундаментальная физика», «Физика атомного

Подробнее

(14) e комплексная амплитуда, 1. где S. i - мнимая единица. Если подставить волновую функцию в волновое уравнение, получим уравнение для амплитуды

(14) e комплексная амплитуда, 1. где S. i - мнимая единица. Если подставить волновую функцию в волновое уравнение, получим уравнение для амплитуды Конспект лекций по курсу общей физики. Часть III Оптика. Квантовые представления о свете. Атомная физика и физика ядра Лекция 1 7. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ (продолжение) 7.5. Волновое уравнение Шредингера

Подробнее

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ По роду взаимодействия с веществом радиоактивное излучение можно разделить на три группы: 1.Заряженные частицы: -излучение, -излучение, протоны, дейтроны, различные

Подробнее

Атомная физика и физика твердого тела. Индивидуальное домашнее задание. Вариант 1.

Атомная физика и физика твердого тела. Индивидуальное домашнее задание. Вариант 1. Вариант 1. 1.Фотон рассеялся под углом 120 на покоившемся свободном электроне, в результате чего электрон получил кинетическую энергию 0,45 МэВ. Найдите энергию фотона до рассеяния. 2.Электрон находится

Подробнее

Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика Электромагнитные волны Лекция 13 ЛЕКЦИЯ 13

Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика Электромагнитные волны Лекция 13 ЛЕКЦИЯ 13 1 ЛЕКЦИЯ 13 Мощность излучения. Сохранение энергии при излучении. Излучение и поле в ближней зоне. Излучение электрического диполя. Естественная ширина линии излучения испускаемого атомом. Рассеяние света

Подробнее

ядро-мишень ядро частица-снаряд частица Лабораторная система координат ЛСК Система центра инерции СЦИ

ядро-мишень ядро частица-снаряд частица Лабораторная система координат ЛСК Система центра инерции СЦИ Темы лекции 1. Ядерные реакции. Обозначения, каналы реакции. 2. Законы сохранения в ядерных реакциях. 3. Порог реакции. 4. Механизмы ядерной реакции. 5. Реакции через составное ядро и прямые реакции. 6.

Подробнее

24 Mg + (Q = МэВ) 23 Mg + n (Q = МэВ) 23 Na + e + + n e (Q = 8.51 МэВ).

24 Mg + (Q = МэВ) 23 Mg + n (Q = МэВ) 23 Na + e + + n e (Q = 8.51 МэВ). 1 Лекция 27 (Продолжение) В ходе дальнейшей эволюции звезды возможны ядерные реакции горения кремния. Характерные условия горения кремния - температура (3-5) 109 K, плотность 105-106 г/см3. С началом горения

Подробнее

9 класс. 1. Законы взаимодействия и движения тел Вопрос Ответ 1 Что называется материальной точкой?

9 класс. 1. Законы взаимодействия и движения тел Вопрос Ответ 1 Что называется материальной точкой? 9 класс 1 1. Законы взаимодействия и движения тел Вопрос Ответ 1 Что называется материальной точкой? Тело, размерами которого в условиях рассматриваемой задачи можно пренебречь, называется материальной

Подробнее

Презентационные материалы онлайн-курса «Основные технологические процессы Upstream-ceктopa нефтегазового комплекса»

Презентационные материалы онлайн-курса «Основные технологические процессы Upstream-ceктopa нефтегазового комплекса» ПАО «Газпром» Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина (Национальный исследовательский университет) Презентационные материалы онлайн-курса «Основные технологические процессы

Подробнее

17.1. Основные понятия и соотношения.

17.1. Основные понятия и соотношения. Тема 7. Волны де Бройля. Соотношения неопределенностей. 7.. Основные понятия и соотношения. Гипотеза Луи де Бройля. Де Бройль выдвинул предложение, что корпускулярно волновая двойственность свойств характерна

Подробнее

Лекция Атомное ядро. Дефект массы, энергия связи ядра.

Лекция Атомное ядро. Дефект массы, энергия связи ядра. 35 Лекция 6. Элементы физики атомного ядра [] гл. 3 План лекции. Атомное ядро. Дефект массы энергия связи ядра.. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. 3. Законы сохранения при

Подробнее

ТЕМА 2.1 РАСЧЕТ ПОЛЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА БЕЗ УЧЕТА РАССЕЯНИЯ

ТЕМА 2.1 РАСЧЕТ ПОЛЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА БЕЗ УЧЕТА РАССЕЯНИЯ ТЕМА 2.1 РАСЧЕТ ПОЛЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА БЕЗ УЧЕТА РАССЕЯНИЯ Рассмотрим точечный изотропный моноэнергетический источник в вакууме. Получим выражения для расчетов поля излучения фотонов на некотором

Подробнее