mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Что касается быстрых нейтронов, то существует два. метода их получению реакция срыва для дейтрона и перезарядка быстрых протонов. Сущность реакции срыва при больших энергиях была рассмотрена в О бб. Напомним, что в результате реакции срыва получаются нейтроны, несущие рримерно половину кинетической энергии падающих дейтронов и летящие приблизительно в направлении движения дей:грона. Явление перезарядки быстрых протонов заключается в том, что при взаимодействии энергетнчного протона с ядром протон передает свой заряд ядру и летит дальше в первоначальном направлении протона уже в качестве нейтрона.
При этом получается широкий спектр нейтронов с максимумом вблизи энергии падающих протонов. На рис. 325 изображен спектр нейтронов, образующихся при перезарядке протонов с энергией 350 МэВ на ядрах Ве. Подробнее явление перезарядки будет рассмотрено при описании опытов по (л-р)-рассеянию при больших энергиях (см, п.
3 этого параграфа). 64 Г;шва Хзг. Нуклон-луклонныв взанмвавйгтвня нрн высоких зввргнлл д грр хрв ввв т„,Мза Рнс. 325 Рнс. 326 В качестве мишени в опытах по изучению нуклон-нуклонных взаимодействий использовались разные вещества. Для получения сечений о и ов наиболее удобно использовать чисто водородную мйшень 1жидкую или газовую под высоким давлением)».
Однако для этой цели может быть использован также разностный метод: отдельно измеряется рассеяние на каком-нибудь углеводородевв, например на полиэтилене, парафине и пр., и рассеяние на углероде. Сечения гт,„и гт могут быть получены только разностным методом, из сравнения эффектов рассеяния соответствующего нуклона на дейтерии и водороде 1подробнее см. п. 7 этого параграфа). Наиболее распространенным методом детектирования быстрых частиц является''использование телескопов из нескольких счетчиков С, расположенных на одной оси и включенных в схему совпадений 1рис. 326).
Как известно, схема совпадений устроена таким образом, что она пропускает на выходное устройство только сумму всех импульсов, одновременно возникающих во всех счетчиках„и не пропускает одиночных, двойных и других импульсов. Такам система позволяет с большой точностью выбирать частицы, летящие по заданному направлению. Для определения энергии частиц между счетчиками устанавливаются поглотители .П. Энергия частицы определяется по ее пробегу в поглотителе, т. е. по числу сработавших счетчиков. При изучении (р-р)-рассеяния могут регистрироваться как рассеянные протоны, так и протоны отдачи. Поэтому для в Используется также газовая струйная мишень, разработанная в Дубне (струя водорола, пересекаюшая пучок протонов в ускоритсле1.
Подробнее см. $ 87, п. 1. " В состав углеводорода входят группы СНы т. е. атомы углерода и водорода в соотношеняи 1:2. для уменьшения погчошення частиц пучка в мишени последнюю можно наготавливать в виде очень тонкой пленки, которая проиизываегся пучком много раз. Подробнее см. 8 87, п 1. 3 80. Нуклон-иуклоиные взаимодействия яри Гкэ.!00 Мэв 65 с18 Осгй ф=1+Т/(2улсз) (86.1) (вместо с180стйзу=1 для нерелятивистского случая). Из этой формулы следует, что в отличие от нерелятивистской формулы, согласно которой О+ ф = я/2 независимо от энергии падающего нуклона и направления рассеяния, в релятивистском случае угол О+1(г зависит от направления рассеяния и меняется в пределах (О+ Чз)„„„< О+ ф < я/2, причем (О+ф) является функцией кинетической энергии Т.
Значение (О+ф)„достигается при О=ф и определяется формулой соа (О+ зр)„„= (86.2) В табл. 38 приведены значения (О+э(7) „при энергиях, соответствующих разным этапам развития ускорительной техники. Из таблицы видно, что при энергии 76 10' эВ, полученной на Серпуховском ускорителе, (О+ф)„ж18', а при энергии 4 10" эВ, которая получена на ускорителе в Батавии,— всего 8' (рис. 327). Значение (О+зу)„„,=90' достигается при О=к/2, з)1=0 илн О=О, з)г=л/2. Таблица 38 63 000 1Ов 3- Ш' 3 1Ов 7,6-10в а ив г„ мэв (О+О)„„„, град 90 27 17,5 88.5 51 44 детектирования используется пара телескопов, расположенных под углами О и ф по отношению к направлению падающих протонов. Для детектирования нейтронов перед телескопом ставят водородсодержащее вещество (парафин, полиэтилен и др.) и регистрируют протоны отдачи.
В телескопах обычно применяются сцинтнлляционные счетчики с фотоумножителями, которые обладают весьма высокой разрешающей способностью (д 10 10 с) Раньше употреблялись пропорциональные счетчики, но их разрешающая способность ниже. Полученные результаты обрабатываются по релятивистским формулам, являющимся обобщением формул (84.1) и (84.2). Связь между углами рассеяния О и ф в релятивистском случае дается формулой 66 Глава Х!е.
Нуклонавклонные взаниодейдт«вия «ри выгокит энергиях Так же как и в нереляти- вистском случае (см. 8 24, Рк й Ю Р Рк ~ п, !), для обработки резульгй мза увара май в.т Изй татов можно использовать импульсную диаграмму. Однако в релятивистском случае импульсная диаграмма выглядит более сложно, чем в нерелятивистском. На рис. 328 приведена импульсная диаграмма для простейшего случая рассеяния двух частиц с одинаковыми массами, Диаграмма имеет вид эллипса, большая ось которого АВ равна первоначальному импульсу ро падающей частицы в л. с.
к., а малая полуось — импульсу 4'ф Рис. 329 Рис. 328 частиц в с. ц. и. р'. Построить этот эллипс можно по слелующему рецепту (приводится без доказательства)». Проведем две концентрические окружности с радиусами ро/2 и р' (рис. 329) и пересечем их лучом, идущим из центра окружностей О под углом б' к направлению ро !угол рассеяния в с. ц. и.). Если теперь нз точки пересечения луча с малой окружностью провести горизонтальную прямую, а нз точки пересечения луча с большой окружностью — вертикальную прямую, то пересечение этих прямых и дает одну из точек эллипса С.
Соединив эту точку прямыми линиями с началом А и концом В отрезка ро, получим треугольник импульсов в л. с. к. Углы рассеяния 0 н отдачи ф в этом треугольнике соответствуют выбранному углу рассеяния О' в с. ц. н. Релятивистское соотношение между энергией падающего нейтрона, энергией протона отдачи н углом его вылета в Подробнее о построении импульсиык диаграмм для разных Случаев взаимодействия частиц с релятивистскими энергиями смл Балдин А.
М., Гольланский Н. И., Максименко З. М., Розенталь И. Л. Кинематика ядерных реакций. 2-е изд. Мл Атомиэлат, !968. 5 86. Орклойчцклов~ые езиаийдействич при Тдъ!00 Мэл 87 позволяет при заданном угле вылета протона отдачи и определенной с помощью телескопа его кинетической энергии выделить нейтроны с энергией выше некоторой пороговой. Это очень существенно, так как при срыве дейтрона, и в особенности в процессе перезарядки, образуются нейтроны с достаточно широким энергетическим спектром. В качестве других детекторов, позволяющих регистрировать быстрые нуклоны, могут быть использованы пороговые реакции 'й~С(п, 2п)'гС и '«С(р, рп)'йС, в которых образуется позитроноактнвный изотоп углерода 'йС: 3 'гС- '1В, Ей.ж! МзВ.
Реакции этого типа очень удобны тем, что они имеют высокий порог Т„„„х20 МэВ (т. е. нечувствительны к малоэнергичным фоновым частицам) и обладают приблизительно постоянным сечением в области больших энергий. Ход сечения для реакции 'йС (р, рп) изображен на рис, 330. Из рисунка видно, что сечение равно нулю для Трс. 20 МэВ, быстро возрастает в интервале энергий 20 < Т( 50 МэВ н медленно уменьшается с дальнейшим ростом энергни (при изменении энергии от 50 до 340 МзВ сечение реакции уменьшается всего в 2 раза). Часто также для контроля за интенсивностью пучка используется реакция деления некоторых не очень тяжелых ядер (например, В1 или Аи) с высоким барьером деления.
Ход сечения деления В1 с энергией падающих частиц изображен на рис. 331. Из рисунка видно, что реакция деления В1 обладает порогом Т„„„ж25 МзВ, начиная с Т)100 МзВ, сечение реакции меняется сравнительно медленно. Наконец, особо следует отметить очень важный современный способ регистрации быстрых частиц счетчиками Черенкова, и, 1 б 5 8 7 1 700 15О 700 750 т,мйв О 70О 7ОО т„мав 50 О 50 Рис. 331 Рис.
330 68 Глава Х1с. Нуклон-нуклонные веоинодеягпыил при высоких енергилх позволяющими определять скорость частиц (см. 8 27). Применение черенковских счетчиков в комбинации с телескопом из сцинтнлляционных счетчиков дает возможность определять как скорость, так и направление движения заряженных частиц (см., например, 8 94). 2, ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ О (р — р)- И (и — р)- РАССЕЯНИИ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ. ИНТЕНСИВНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ОЧЕНЬ МАЛ ЫХ РАССТОЯ Н И ЯХ Прежде чем перейти к описанию результатов опытов по нуклон-нуклонным взаимодействиям при высоких энергиях падающих частиц, сделаем два замечания относительно того, что следует ожидать от опытов. 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
