БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЯД)
При распаде составного ядра конечное ядро может образовываться как в основном, так и в возбуждённых состояниях. Энергетический спектр продуктов распада составного ядра в области более высоких энергий состоит из отдельных линий, в области низких энергий вылетающих частиц имеет широкий максимум. Угловое распределение конечных продуктов (в системе центра масс) в резонансной области энергии симметрично относительно направления, образующего угол 90° с направлением налетающих частиц. В области энергии, где энергетические уровни составного ядра перекрываются, квантовые характеристики различных уровней составного ядра усредняются и угловое распределение испускаемых частиц оказывается, как правило, сферически симметричным.
Частицы — продукты Я. р., как правило, поляризованы. Поляризация возникает и в том случае, когда пучок бомбардирующих частиц не поляризован. Если же он поляризован, то наблюдается азимутальная асимметрия продуктов Я. р. (см. Поляризованные нейтроны , Ориентированные ядра ).
Я. р. под действием нейтронов в большинстве случаев протекают с поглощением энергии Q . При Я. р. (n, p) для большинства ядер Q невелико (исключение составляют 3 H и 14 N). Для Я. р. (п, а) в случае лёгких ядер поглощаемая энергия Q также невелика (исключение составляют 6 Li и 10 B), для средних и тяжёлых ядер выделяется небольшое количество энергии. Я. р., в которых образуется больше 2 частиц, протекают с поглощением энергии, равной энергии, необходимой для отделения нейтрона от ядра, например для Я. р. (n, 2n) она~10 Мэв . Особое место в этом смысле занимает реакция деления тяжёлых ядер, которая сопровождается выделением большого количества энергии. Реакция деления для некоторых ядер (например, 238 U) имеет энергетический порог (нейтроны должны иметь достаточно большую энергию), связанный с необходимостью преодоления потенциального барьера деления. Деление под действием медленных нейтронов испытывают ядра 235 U, 242 Am, 245 Cm, 249 Cf (см. Ядра атомного деления ).
Для медленных нейтронов основной процесс — радиационный захват нейтрона — Я. р. (n, g). Исключение составляют 3 He и 14 N, для которых основной процесс — Я. р. (n, p), а также 6 Li и 10 B, для которых преобладает Я. р. (n, a). У средних и тяжёлых ядер потенциальный барьер препятствует вылету протонов и a-частиц. Область энергий xn медленных нейтронов является резонансной. Большинство ядер обнаруживает резонансный захват при xn ³ нескольких эв . При xn < 1 эв для большинства ядер эффективное сечение захвата обратно пропорционально скорости нейтронов (закон 1/v ).
С увеличением энергии нейтронов xn уменьшается вероятность резонансного захвата и увеличивается вероятность их упругого рассеяния ядрами (n,n’). Когда xn становится больше энергии первого возбуждённого состояния ядра-мишени (десятки и сотни кэв ), возможно неупругое рассеяние нейтронов (n,n’). При xn порядка нескольких Мэв главную роль играют упругое и неупругое рассеяния нейтронов; становятся заметными Я. р. (n, p) и (n, a), однако их сечения меньше сечения (n, n'). Когда xn достигает 5—10 Мэв , преобладающую роль играют Я. р. (n, 2n).
Я. р. под действием протонов. Взаимодействию протонов с ядрами препятствует кулоновский барьер, поэтому для лёгких ядер Я. р. с протонами наблюдаются лишь начиная с энергий протонов xp порядка нескольких сотен кэв , а для тяжёлых ядер — нескольких Мэв . При малых xp основная Я. р. — радиационный захват протонов (p, v), а также упругое (р, р) и неупругое (р, p') рассеяния протонов ядрами. У лёгких ядер в области малых xp вероятность Я. р. носит резонансный характер. У средних и тяжёлых ядер она достигает заметной величины лишь в области энергий, где резонансной структуры нет. В области энергии xp , близких к высоте кулоновского барьера, наблюдается возбуждение небольшого числа изобар-аналоговых состояний. Сечение Я. р. имеет заметную величину начиная с 0,5 x0 (x0 — энергия, соответствующая высоте кулоновского барьера) и монотонно растет. Я. р. (p, n) становится преобладающей, если составное ядро имеет энергию возбуждения, достаточную для испускания нейтрона с энергией ³ 1 Мэв . При дальнейшем увеличении xp конечное ядро может иметь достаточную энергию для испускания второй частицы. В этом случае наблюдаются реакции (p, 2n) и (p, pn).
Я. р. под дейсгвием a-частиц. Для a-частиц кулоновский барьер ещё выше и достигает для тяжёлых ядер 25 Мэв . При такой энергии налетающей a-частицы энергия возбуждения ядра ~ 20 Мэв , что достаточно для компенсации не только энергии связи вылетающего нуклона, но и для преодоления кулоновского барьера вылетающим протоном. Вследствие этого реакции (a, n) и (a, p) равновероятны. При увеличении энергии а- частиц наиболее вероятной становятся Я. р. (a, 2n), (a, pn). Резонансная структура энергетической зависимости сечений этих Я. р. наблюдается только у лёгких ядер и при относительно малых энергиях a-частиц. Продукты Я. р. (a, n) обычно cb-активны, для Я. р. (a, p) — стабильные ядра.
Я. р. под действием дейтронов характеризуются наиболее высоким выходом по сравнению с др. Я. р. под действием заряженных частиц. Например, выход реакции 9 Be (d, n)10 . В при энергии дейтрона xd 16 Мэв достигает 0,02, а для Я. р. с другими заряженными частицами таких энергий — порядка 10-3 — 10-6 . Я. р. с дейтронами могут протекать с образованием составного ядра, путём расщепления дейтрона кулоновским полем ядра мишени и прямым механизмом срыва. Эффективные сечения этих трёх процессов примерно одного порядка. Т. к. в дейтроне среднее расстояние между протоном и нейтроном относительно велико, а их энергия связи мала, то при бомбардировке ядер дейтронами наиболее вероятен захват ядром лишь одного из нуклонов дейтрона, тогда как второй пролетает дальше, не испытав взаимодействия с ядром. В этом случае Я. р. осуществляется не внутри ядра, а на его поверхности. Протоны и нейтроны, образующиеся в Я. р. срыва, летят в основном вперёд. Дейтроны, ускоряемые в циклотронах, широко используются для получения радиоактивных нуклидов и интенсивных потоков нейтронов (см. Нейтронные источники ).
Я. р. между легчайшими ядрами имеют заметный выход даже при малых энергиях налетающих частиц (порядка 1—10 кэв ). Поэтому они могут осуществляться не только бомбардировкой мишени пучком ускоренных частиц, но и нагреванием смеси взаимодействующих ядер до температуры ~ 107 К (см. Термоядерные реакции ).
Я. р. под действием частиц высоких энергий (значительно больших, чем энергия связи нуклонов в ядре). Частицам с энергией ~ 100 Мэв соответствует = 0,43 ф , малая по сравнению со средним межнуклонным расстоянием в ядре (1,9 ф ). Это позволяет «зондировать» ядро: в первом приближении можно считать, что влетающий в ядро нуклон взаимодействует в каждый момент времени только с одним нуклоном и при этом так, как будто он свободен. Важная особенность Я. р. под действием частиц высоких энергий — возможность передать даже лёгкому ядру возбуждение ~ 100 Мэв .
При взаимодействии быстрого нуклона с ядром он может испытывать упругое рассеяние и вызывать Я. р. Сечение упругого рассеяния sy плавно зависит от энергии налетающих частиц. Полное сечение взаимодействия быстрых нуклонов sполн меняется в пределах от 2pR2 до pR2 . При энергии нуклона > 150 Мэв sy = 1/3 sполн , а сечение Я. р. sз = 1 /3 sполн . Т. о., ядро ведёт себя не как абсолютно поглощающая среда (в этом случае sy = sp ). Угловые распределения упруго рассеянных частиц сходны с дифракционной картиной, имеется ярко выраженная направленность вперёд.
Большая энергия налетающей частицы может распределиться между многими нуклонами ядра. При этом часть из них приобретает энергию, достаточную, чтобы покинуть ядро. При взаимодействии частицы высокой энергии с ядром может развиться внутриядерный каскад, в результате которого испускается несколько энергичных частиц, а оставшаяся часть оказывается сильно возбуждённым составным ядром, которое, распадаясь, испускает частицы малых энергий. Среднее число испускаемых частиц растет с увеличением энергии первичной частицы. В ходе Я. р., кроме нуклонов, могут (с меньшей вероятностью) испускаться более тяжёлые ядерные осколки (дейтроны, тритоны, a-частицы). Я. р., в которой испускается множество заряженных частиц, образует в ядерной фотографической эмульсии многолучевую звезду. В таких Я. р. образуется большое число разнообразных радиоактивных продуктов, для исследования которых применяются методы радиохимии.
