文档介绍：第四章原子核反应
原子核反应
原子核与原子核、或者原子核与其他粒子之间的相互作用所引起的各种变化。
原子核衰变
不稳定核素在没有外界影响的情况下自发的发生核蜕变的过程。
核反应概述
核反应的一般表达式:
A 为靶核; a 为入射粒子;
B 为剩余核;b1,b2…为出射粒子。
或:
对于出射粒子为一个的情况:
二体反应
或:
三体反应
出射粒子为两个的情况:
1、历史上几个著名的核反应:
(1) 第一个人工核反应
1919年,卢瑟福
或
(2) 第一个在加速器上实现的核反应
1932年,考克拉夫和瓦耳顿
(4) 产生第一个人工放射性核素的反应
1934年,小居里夫妇
(3) 导致发现中子的反应
1932年,查德威克
2、实现核反应的途径
(1) 用放射源产生的高速粒子去轰击原子核。
(2) 利用宇宙射线来进行核反应。
(3) 利用带电粒子加速器或反应堆来进行核反应。
3、核反应分类
1) 按出射粒子分类:
(a) 散射
即: a = b
出射粒子与入射粒子相同,
弹性散射:
散射前后系统总动能相等
非弹性散射:
散射前后系统总动能不相等
这时,剩余核与靶核构成相同。
散射和反应
3、核反应分类
1) 按出射粒子分类:
(a) 散射
即: a = b
出射粒子与入射粒子相同,
弹性散射:
散射前后系统总动能相等
非弹性散射:
散射前后系统总动能不相等
这时,剩余核与靶核构成相同。
散射和反应
(b) 反应
出射粒子与入射粒子不同,即: b  a。这种情况下,剩余核不同于靶核,也就是一般意义上的核反应。
当出射粒子为射线时,称这类核反应为辐射俘获。
2) 按入射粒子分类
(a) 中子反应
由中子入射引起的核反应。
中子反应的特点:
中子不带电,与核作用时,不存在库仑位垒,能量很低的中子就能引起核反应。
根据出射粒子的不同,中子反应有:
(b) 荷电粒子核反应
由带电粒子入射引起的核反应。
包括:
质子引起的核反应,
氘核引起的核反应,
粒子引起的核反应,
重离子引起的核反应。
(c) 光核反应
由光子入射引起的核反应。
最常见的是: 反应。如:
和
此外,还有等。
3) 按入射粒子能量分类
(a) 低能核反应
低于140 MeV。
(b) 中高能核反应
在140 MeV~1GeV之间。
(c) 高能核反应
高于1GeV。
一般的原子核物理只涉及低能核反应。
4) 按靶核的质量数A分类
(a) 轻核反应
A < 30。
(b) 中量核反应
30 < A < 90。
(c) 重核反应
A > 90。
对一定的入射粒子和靶核,能发生的核反应过程往往不止一种,把每一种可能的反应过程称为一个反应道。
反应前的过程称为入射道。
反应后的过程称为出射道。
4、反应道
一个入射道可以对应几个出射道:
一个出射道也可以对应几个入射道:
大量实验表明,核反应过程遵守以下几个守恒定律:
(1) 电荷守恒
反应前后的总电荷数不变。
5、核反应中的守恒定律
(以 A(a,b)B 反应为例来说明。)
即:
(2) 质量数守恒
反应前后的总质量数不变。
即:
(3) 能量守恒
反应前后体系的总能量(静止能量和动能之和) 不变。
即:
(4) 动量守恒
反应前后体系的总动量不变。
即:
(5) 角动量守恒
反应前后体系的总角动量不变。
即:
(6) 宇称守恒
反应前后体系的宇称不变。
即:
一般来说,入射粒子的波为平面波,它可以分解为具有给定角动量和宇称的分波,角动量守恒和宇称守恒是对这些分波而言的。