原子核物理-第四章.pdf

原子核物理 原子核物理 原子核物理 第四章原子核反应 第四章原子核反应 第四章原子核反应 华南理工大学电力学院 华南理工大学电力学院 前言 • 核反应，即在具有一定能量的粒子轰击下核素 性质的改变，核反应涉及到各种核与核的相互 作用，涉及的能量范围又非常之大，比核衰变 具有更重要的价值 • 核反应运动学，研究在能量，动量等守恒条件 下核反应服从的一般规律 • 核反应动力学，研究参加反应的各粒子间的相 互作用机制，研究核反应发生的几率及描述不 同反应机制的模型理论 内容 • 核反应概述 • Q方程及其应用 • 核反应截面和产额 • 细致平衡原理 • 光学模型 • 复合核模型 4.1 核反应概述 • 核反应一般可表示为 • 当核反应的出射粒子可能有多个，如 简写为 • 核反应按照出射粒子的不同可分为核散射和核转变， 核散射指出射粒子和入射粒子相同的核反应，又分为 弹性散射和非弹性散射两种 4.1 核反应概述 • 弹性散射指散射前后系统的总动能相等，原子核内部 的能量不发生变化 • 非弹性散射指散射前后系统的总动能不相等，原子核 内部的能量发生了变化，最常见的非弹性散射是剩余 核处于激发态的情形 • 核转变即出射粒子和入射粒子不同的核反应 4.1 核反应概述 • 核反应按入射粒子种类可分为 – 中子核反应，如中子弹性散射，中子非弹性 散射和中子俘获 – 带电粒子核反应，如质子，氘核，α粒子引 起等，当带电粒子比氦核重时，对应的核反 应称为重带电粒子反应 – 光核反应，即由光子引起的核反应 4.1 核反应概述 • 核反应按入射粒子能量不同可分为 – 低能核反应，入射能量低于140Mev – 中能核反应，入射能量介于140Mev与 1GMev之间 – 高能核反应，入射能量高于1GMev • 一般的原子物理只涉及低能核反应 4.1 核反应概述 • 核反应按照靶核质量数A可分为 – 轻核反应，A≤30 – 中核反应，30A≤90 – 重核反应，A90 • 对一定的入射粒子和靶核，发生的核反应过程 往往不止一种 4.1 核反应概述 • 对于每一种核反应过程称为一个反应道，反应前的道 称为入射道，反应后的道称为出射道，同一个入射道 可以有若干个出射道，反之亦然 • 产生各个反应道的概率是不等的，而且这种概率随入 射粒子能量的变化而不同 4.1 核反应概述 • 核反应中的守恒定律 – 电荷守恒，反应前后的电荷数保持不变 – 质量数守恒，反应前后的质量数保持不变 – 能量守恒，体系反应前后的总能量（静止能量和动能）保持 不变 – 动量守恒，体系反应前后的总动量不变 – 角动量守恒，即在反应过程中总角动量不变，反应前总角动 量等于靶核、入射粒子角动量与两者相对运动的轨道角动量 的矢量和，反应后同 – 宇称守恒，反应前后体系总的宇称不变，反应前的宇称等于 靶核、入射粒子宇称以及两者相对运动的轨道宇称之积，反 应后同 4.2 Q方程及其应用 • 考察核反应a+A→b+B，根据能量守恒有 M c2 +E +M c2 +E M c2 =+E +M c2 +E a a A A b b B B • 如