Терминология и определения

Лекция 8. Ядерные реакции.

Калориметры.

Калориметры представляют собой чередующиеся слои вещества, в котором тормозятся частицы высоких энергий (обычно это слои железа и свинца) и детекторы, в качестве которых используют искровые и пропорциональные камеры или слои сцинтиляторов. Ионизирующая частица высокой энергии (E > 1010 эВ), проходя через калориметр, создаёт большое число вторичных частиц, которые, взаимодействуя с веществом калориметра, в свою очередь создают вторичные частицы - образуют ливень частиц в направлении движения первичной частицы. Измеряя ионизацию в искровых или пропорциональных камерах или световой выход сцинтиляторов, можно определить энергию и тип частицы.

14. Черенковский счётчик.

Работа черенковского счётчика основана на регистрации излучения Черенкова - Вавилова, возникающего при движении частицы в среде со скоростью v превышающей скорость распространения света в среде (v > c/n). Свет черенковского излучения направлен вперёд под углом по направлению движения частицы.

cos = c/vn.

Световое излучение регистрируется с помощью фотоумножителя. При помощи черенковского счётчика можно определить скорость частицы и отобрать частицы по скоростям.

Самым большим водяным детектором, в котором частицы детектируются с помощью черенковского излучения, является детектор Суперкамиоканде (Япония). Детектор имеет цилиндрическую форму. Диаметр рабочего объёма детектора 39.3 м., высота 41.4 м. Масса детектора составляет 50 ктонн, рабочий объём для регистрации солнечных нейтрино 22 ктонн. Детектор Суперкамиоканде имеет 11000 фотоумножителей, которые просматривают ~40% поверхности детектора.

Под ядерной реакцией понимается превращение атомных ядер при взаимодействии с частицами, в том числе с g-квантами или с друг с другом.

Для осуществления ядерной реакции необходимо сближение частиц (двух ядер, ядра и нуклона и т. д.) на расстояние ~10^{-13 см.}

Отсюда следует, что для заряженных частиц их энергия должна быть порядка или больше величины кулоновского барьера. В противном случае вероятность реакции становится очень малой (падает с энергией по экспоненциальному закону). Для отрицательно заряженных и нейтральных частиц кулоновский барьер отсутствует и ядерная реакция может протекать даже при тепловых энергиях налетающих частиц.

Ядерная реакция обычно записывается в виде A(a,bcd…)B,

где А- ядро-мишень и а- налетающая частица;

b,c,d,… - испускаемые в ядерной реакции частицы (фрагменты);

В - остаточное ядро.

Если число испускаемых частиц ограничивается одной, то ядерная реакция называется двухчастичной, в противном случае многочастичной (трёх, и т. д.).

⁶⁵Cu(p,n)⁶⁵Zn–двухчастичная;

⁶⁵Cu(p,2n)⁶⁴Zn или ⁶⁵Cu(d,p2n)⁶⁴Cu – многочастичные

(трёх и четырёх, соответственно).

А -ядро-мишень и а -налетающая частица характеризуют входной канал реакции.

В -остаточное ядро и b,c,d,… -испускаемые в ядерной реакции частицы определяют выходной канал реакции.

Ядерные реакции различаются также по типу энергетического баланса. Если реакция идёт с выделением энергии, то она называется экзотермической, если с поглощением энергии – эндотермической.

Пример:

..

Дата добавления: 2014-01-14