Главная > Ядерная физика
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 29. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ

Пользуясь различными законами сохранения можно предсказать многие особенности ядерных реакций.

Используются следующие точные законы сохранения:

1) сохранение электрического заряда;

2) сохранение полного числа нуклонов (в реакциях без образования античастиц);

3) сохранение полной энергии;

4) сохранение импульса;

5) сохранение момента количества движения;

Кроме того, используются и другие законы сохранения:

6) при пренебрежении слабыми взаимодействиями — закон сохранения четности врлновой функции;

7) при пренебрежении электромагнитными взаимодействиями — закон сохранения изотопического спина.

Рассмотрим подробнее особенности применения этих законов к ядерным реакциям.

1. Как показывает опыт, во всех без исключения ядерных реакциях суммарный электрический заряд частиц, вступающих в реакцию, равен суммарному электрическому заряду продуктов реакции.

2. В ядерных реакциях обычного типа без образования античастиц сохраняется полное число нуклонов.

Закон сохранения числа нуклонов свидетельствует, например, о том, что протон не может аннигилировать с электроном т. е. запрещает процессы типа

Это определяет невозможность «аннигиляции» атома водорода и стабильность нашего мира.

Проиллюстрируем первые два закона сохранения на примере нескольких ядерных реакций:

(см. скан)

3. Известно, что в изолированной системе сохраняются полная энергия и полный импульс. Систему из двух соударяющихся ядерных частиц можно считать изолированной (замкнутой), так как остальные ядра вещества удалены на расстоянии порядка см, а размеры самих ядер малы

Закон сохранения полной энергии для реакции типа

может быть записан в виде

где энергии покоя частицы или ядра, — их кинетические энергии.

Бели обозначить «сумму кинетических энергий исходного Ядра и налетающей частицы через а сумму их энергий покоя через

соответственно сумму кинетических энергий продуктов реакции, как и их энергий покоя

то условие (91) запишется в виде

Перестройка ядер в процессе реакции сопровождается изменением их внутренней энергии и, следовательно, массы покоя ядер. Разность энергий покоя называется энергией реакции и обозначается

Когда в результате реакции выделяется кинетическая энергия за счет уменьшения энергии покоя. Такая реакция называется экзоэнергетической и может идти при любой кинетической энергии падающей частицы, достаточной для преодоления потенциального барьера.

При реакция идет с уменьшением кинетической энергии, за счет которой возрастает энергия покоя. Такая реакция называется эндоэнергетической и может идти только при больших энергиях падающей частицы, превышающих некоторое пороговое значение Значение можно получить, решая совместно уравнения для сохранения энергии и импульса

(В случае эндоэнергетических реакций, идущих под действием

Когда происходит упругое рассеяние, при котором сохраняется не только полная, но и кинетическая энергия, а значит и энергия покоя (т. е. масса частиц).

Примером экзоэнергетической реакции может служить реакция

где кинетическая энергия ядра гелия и нейтрона равна Однако эта реакция из-за необходимости преодолевать кулоновский потенциальный барьер идет с заметной вероятностью только при энергиях дейтона

Примером эндоэнергетической реакции может служить реакция

где

4. Закон сохранения импульса для реакции, сопровождающейся вылетом частицы имеет вид:

Обычно предполагается, что мишень локоится, т. е.

Пользуясь законами сохранения энергии и импульса, можно определить связь между угловым и энергетическим распределением продуктов реакции. Например, для обычного случая, изображенного на рис. 72, закон сохранения энергии имеет вид

Рис. 72. Схема ядерной реакции

Закон сохранения импульса может быть записан в виде двух уравнений для проекций импульса на оси х и у. Если ось х направлена вдоль , то

Решая систему трех уравнений (94), (95) и (96), для четырех величин: можно найти, например, связь скоростей частиц и В при данных углах их вылета и 0, а также найти связь угла вылета одной из частиц — продуктов с углом вылета второй частицы и скоростями.

5. При ядерной реакции сохраняется суммарный момент количества движений взаимодействующих частиц (под частицами мы здесь понимаем также ядра — мишени и отдачи) и проекция его на выбранное направление, например,

где спины соответствующих частиц и ядер; орбитальные моменты соответствующих пар частиц, характеризующие их относительное движение.

Применение закона сохранения момента количества движения с учетом того, что векторы являются квантовомеханическими величинами, приводит к определенным правилам отбора, с которыми мы уже встречались при рассмотрении и -распадов и

Перечисленные пять законов сохранения справедливы и в ядерных превращениях типа радиоактивных распадов и -распады), а также в любых взаимодействиях между элементарными частицами (ем. гл. 8).

6. Закон сохранения четности выполняется только в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Для ядерных реакций того же типа В закон сохранения четности записывается в виде (см. § 8)

где внутренние четности взаимодействующих и образующихся частиц и ядер; орбитальные моменты пар частиц и

Применение закона сохранения четности также приводит к некоторым правилам отбора

7. В главе 2 уже говорилось, что ядерные силы инвариантны по отношению к вращению в изотопическом пространстве, т. е. характер взаимодействия не зависит от сорта нуклона. Это свойство называется «изотопической инвариантностью» взаимодействия. Однако оно не относится к электромагнитным взаимодействиям частиц и нарушается, если их учитывать. Ситуация здесь аналогична инвариантности взаимодействия относительно вращения в обычном трехмерном пространстве, приводящей к закону сохранения момента количества движения.

Проекция изотопического спина на ось для ядра определяется выражением

Следовательно, полное значение изотопического спина может быть только больше этой величины:

Опыт изучения ядерных реакций, обусловленных сильными взаимодействиями, показывает, что в них выполняется закон сохранения изотопического спина, который приводит к определенным правилам отбора по изотопическому спину. Так, например, -частица может быть испущена ядром только в том случае, если его начальное и конечное состояния имеют одинаковые значения изотопического спина.

К закону сохранения изотопического спина мы вернемся еще раз в разделе об элементарных частицах.

1
Оглавление
email@scask.ru