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原子核物理-第四章
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
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