文档介绍：中子与物质的相互作用及应用(2004年春季)
第一讲(2004年2月3日)
概述:与物质的相互作用,分类,截面及应用
在大量关于核物理的文献中,有许多参考资料,从中我们可以找到关于中子反应的介绍
或详细的论述,下面列出的是我本人多年来使用过的文献,但这还远非全部,你们在学习时
还可以参考其它文献。
B. T. Feld, “The Neutron”, in Experimental Nuclear Physics, E. Segre, ed. (Wiley,
1953), vol. II, p. 208;
A. M. Weinberg and E. Wigner, The Physical Theory of Neutron Chain Reactors
( Press, 1958), Chap 2.
J. , The Theory of Neutron Resonance Reactions (Clarendon, Oxford, 1968),
Chap 1.
A. Foderaro, The Elements of Neutron Interaction Theory (MIT Press, 1971),
Chaps 1, 3.
C. G. Shull, "Neutron Interactions with Atoms", Trans. Am. Cryst. Assoc. 3, 1 (1967).
中子的特色
学习“中子的相互作用”是我们核工程系的特有专业课程,其它系没有开这门课。
中子在核工系的三个学科领域中扮演着核心角色:
裂变——裂变反应链的“传递者”,维持反应堆燃烧的“点火器”;
聚变——聚变反应的产物,如(D,T),会导致辐射损伤或活化;
辐射科学与技术——加速器技术,治疗,成像,材料研究等。
中子的特性(),中子由查德威克(J. Chadwick)*于1932年发现;中子
不带电(能够容易地穿过原子核);质量略大于质子(在碰撞反应中动量改变明显);热中
子波长与X射线相当,但能量更低;我们所感兴趣中子的能量范围分布很宽(包含多种反应
类型);中子的自旋为1/2(与核子发生的相互作用是自旋相关的);中子具有磁矩(在磁
散射中与原子磁矩发生耦合);中子具有半衰期(自由中子是不稳定的);
*有关中子的其它重大事件:1938年发现裂变反应;1942年第一次发现链式反应。这些事情
对我们今天的社会产生了很大的影响,是中子使得这些事情成为可能。
中子的波粒二相性:
22
粒子性:能量-动量关系式: Em==v/2,pmv,E=p/2m ()
波动性:频率-波长关系式: Ek==
ω 22/2m,p=
k,k=2π/λ()
将中子的参数与光子(X射线或γ射线)以及质子和电子的进行比较。
中子是相对论粒子吗?(一般来说不是的)
本课程中,我们感兴趣的中子能量范围跨越了9个数量级:
能量(eV) 波长(A 或 10-8 cm) 能量名称
10-3 冷中子
热中子
1 ×10-2 慢中子