PDF-ответы на вопросы к экзамену (1120821), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Такие силы называютсятензорными. Они зависят от величины проекций спиновs1 и s2, нуклонов на направление единичного вектора ,направленного от одного нуклона дейтрона к другому.отталкивание притяжениеПоложительный квадрупольный момент дейтронаQ0 < 0,Q0 > 0(вытянутый эллипсоид) соответствует притяжениюнуклонов, сплюснутый эллипсоид – отталкиванию (уРис. 2.
Тензорные силы вдейтрона такая конфигурация отсутствует).дейтроне8. Свойства нуклон-нуклонного взаимодействия.Очевидные свойства нуклон-нуклонных сил:а) Это силы притяжения (следует из существования ядер) (как следует из лекции,не всегда)б) Это короткодействующие силы, радиус действия примерно равен радиусу ядра,порядок – 1 Фм.в) Это силы большой величины (глубина ядерного потенциала ≈ 40 МэВ), онипревосходят силы другого типа (ЭМ, гравитационные, слабые)г) Они обладают свойством насыщения, т.к.
энергия связи ядра пропорциональна, а не . Это свойство можно объяснить как обменным характером нуклоннуклонных сил, так и отталкиванием на малых расстояниях.Свойство насыщения – каждый нуклон взаимодействует с ограниченным числомнуклонов. Объяснение – есть частица, которая переносит взаимодействие, какой-томезон (см. далее).Неочевидные свойства:1.Зависимость ядерных сил от спинов взаимодействующих частиц.2.Тензорный характер взаимодействия нуклонов (нецентральные силы).(Подтверждение – наличие квадрупольного момента у дейтрона)3.Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинового и орбитальногомоментов нуклона (спин-орбитальные силы).4.Зарядовая независимость ядерных сил.5.Притяжение на больших расстояниях сменяется отталкиванием на малых.Спин-орбитальное взаимодействие проявляется в особенностях рассеяния частиц сненулевым спином на неполяризованных и поляризованных мишенях и в рассеянииполяризованных частиц. Зависимость ядерных взаимодействий от того, как направленыорбитальный и спиновый моменты нуклона друг относительно друга, можнообнаружить в следующем эксперименте.
Пучок неполяризованных протонов (спины содинаковой вероятностью направлены условно говоря "вверх" (синие кружки) и "вниз"(красные кружки)) падает на мишень e. СпинJ = 0. Так как ядерные силы зависятот относительной ориентации векторов орбитального момента и спина , при рассеяниипроисходит поляризация протонов, т.е. налево с большей вероятностью рассеиваютсяпротоны со спином "вверх" (синие кружки), для которых, а направо с большейвероятностью рассеиваются протоны со спином "вниз" (красные кружки), для которых. Количество протонов, рассеянных направо и налево, одинаково, однако прирассеянии на первой мишени происходит поляризация пучка - преобладание в пучкечастиц с определенным направлением спина. Далее правый пучок, в котором преобладаютпротоны со спином "вниз" падает на вторую мишень (4He).
Также как и при первомрассеянии, протоны со спином "вверх" преимущественно рассеиваются налево, а соспином "вниз" преимущественно рассеиваются направо. Но т.к. во вторичном пучкепреобладают протоны со спином "вниз", при рассеянии на второй мишени будетнаблюдаться угловая асимметрия рассеянных протонов относительно направления пучка,падающего на вторую мишень. Количество протонов, которые регистрируются левымдетектором, будет меньше количества протонов, регистрируемых правым детектором.Обменный характер нуклон-нуклонного взаимодействия проявляется при рассеяниинейтронов высоких энергий (несколько сот МэВ) на протонах. Дифференциальноесечение рассеяния нейтронов имеет максимум при рассеянии назад в с.ц.м., чтообъясняется обменом заряда между протоном и нейтроном.Я действительно не знаю, надо ли нам учить описание этого опыта, или нет.
Это не излекций, а с nuclphys «Шпаргалка для отличника», что как бы намекает.Нуклон-нуклонный потенциал имеет вид9. Мезонная теория ядерных сил.За взаимодействие между нуклонами на малых расстояниях ответственны также и болеетяжелые мезоны η(549 МэВ) (a ~ 0.36 Фм), ρ(770 МэВ) и ω(782 МэВ) (a ~ 0.25 Фм); ρ и ω мезоны определяют отталкивающий характер нуклон-нуклонного потенциала на малыхрасстояниях (r < 0.3 Фм).На кварковом уровне описание p-n взаимодействия с обменом π-мезоном показано нарисунке ниже.p-n взаимодействие с обменом-мезономСпинМасса, ВремяОсновныеКварковыйчетность,2ЧастицаMcжизнимодысоставизоспин(МэВ) (сек)распадаJP(I)π+,π-u ,d139.57 2.6·10- 0-(1)νμ+, μ-8π0u -d134.988.4·10170-(1)2γ10.
Ядерные реакции. Законы сохранения, кинематика.Ядерная реакция – любой процесс столкновения элементарной частицы с ядромили ядра с ядром. Основной источник сведений об атомных ядрах наряду срадиоактивным распадом.Системы координат:Обычно легкая частица – заряд, тяжелая – мишень.При электромагнитном взаимодействии не сохраняется закон сохранения изоспина, прислабом не сохраняются странность, очарование, bottomness, topness, изоспин и проекцияизоспина.11.
Механизмы ядерных реакций. Прямые реакции. Составное ядроТак вот про что была эта задача на тестировании!Из тория-233 потом получается проактиний-233, но не думаю, что это нужно знать.12. Деление ядер.Деление ядерДеление атомных ядер было открыто прибомбардировке нейтронами ядер урана. Рассчитывалиполучить трансурановые элементы, однако Ган иШтрассман после тщательного химического анализаобразующихся элементов обнаружили среди них атомысреднего веса. Мейтнер и Фриш предположили, что ядраРис.1.
Зависимость удельной энергииурана после захвата нейтрона делятся на два примерносвязи ε от массового числа Aравных по массе осколка.Наибольшую устойчивость имеют ядра с А = 40-120,т.е. находящиеся в середине периодической таблицы. Энергетически выгодными являютсяпроцессы соединения (синтеза) легких ядер и деления тяжелых ядер. В обоих случаях конечныеядра располагаются в той области значений А, где удельная энергия связи большее, чем удельнаяэнергия связи начальных ядер.Оценка энергии, освобождающейся при делении, может быть получена непосредственно изформулы Вайцзеккера. При делении ядра на два осколка изменяются поверхностная энергияЕп = а2А2/3 и кулоновская энергия Eк = aзZ2/A1/3, причем поверхностная энергия увеличивается, акулоновская энергия уменьшается.
Деление возможно в том случае, когда энергия,высвобождающаяся при делении Е > 0.Здесь A1 = 2A2, Z1 = 2Z2, индекс 1 – делящееся ядро, 2 – осколки деления. Отсюда получим, чтоделение энергетически выгодно, когда Z2/A > 17. Величина Z2/A называется параметромделимости. Энергия Е, освобождающаяся при делении, растет с увеличением Z2/A.В процессе деления ядро изменяет форму - последовательнопроходит через следующие стадии (рис.2): шар, эллипсоид, гантель,два грушевидных осколка, два сферических осколка.
Как меняетсяпотенциальная энергия ядра на различных стадиях деления? После Рис.2. Изменение формытого как деление произошло, и осколки находятся друг от друга на ядра в процессе делениярасстоянии, много большем их радиуса, потенциальную энергиюосколков, определяемую кулоновским взаимодействием междуними, можно считать равной нулю.Вследствие эволюции формы ядра изменение его потенциальной энергии определяетсяизменением суммы поверхностной и кулоновской энергий Е'п + Е'к.
Предполагается, что объемядра в процессе деформации остается неизменным. Поверхностная энергия Е'п при этом возрастаеттак как увеличивается площадь поверхности ядра. Кулоновская энергия Е'к уменьшается, так какувеличивается среднее расстояние между нуклонами. В случае малых эллипсоидальныхдеформаций рост поверхностной энергии происходит быстрее, чем уменьшение кулоновскойэнергии.В области тяжелых ядер сумма поверхностной и кулоновской энергий увеличивается сувеличением деформации. При малых эллипсоидальных деформациях рост поверхностной энергиипрепятствует дальнейшему изменению формы ядра, а, следовательно, и делению.
Наличиепотенциального барьера препятствует мгновенному самопроизвольному делению ядер. Для тогочтобы ядро мгновенно разделилось, ему необходимо сообщить энергию Q, превышающую высотубарьера деления Н.Высота барьера Н тем больше, чем меньше отношение кулоновской и поверхностной энергииЕк/Еп в начальном ядре. Это отношение, в свою очередь, увеличивается с увеличением параметраделимости Z2/А Чем тяжелее ядро, тем меньше высота барьера Н, так как параметр делимостиувеличивается с ростом массового числа:Ек/Еп = (a3Z2)/(a2A) ~ A.Более тяжелым ядрам, как правило, нужно сообщить меньшую энергию, чтобы вызвать деление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
