Курс лекций по ядерной физике




НазваниеКурс лекций по ядерной физике
страница41/41
Дата публикации18.08.2013
Размер4.3 Mb.
ТипЛекция
zadocs.ru > Физика > Лекция
1   ...   33   34   35   36   37   38   39   40   41
k = p/ћ. Масса фотона (не покоящегося, но движущегося со скоростью света!) m = Eγ/c2, а его импульс, как это следует из (2.8), p = mc. Подстановка k = mc/ћ в уравнение Гельмгольца и сопоставление его с уравнением Шредингера дает m = .

1 Здесь e – основание натурального логарифма.

1 Разрешенный β-переход. β-переход в основное состояние – запрещенный 4-го порядка (см. п. 8.6).

2 Еще раз напомним, что аналогичная закономерность имеет место при β-распаде. Если материнское и дочернее ядро сильно различаются по спину, то, чтобы покинуть ядро, электрон и антинейтрино также должны преодолеть центробежный барьер. В результате каждая единица ΔJ увеличивает период полураспада на несколько порядков. При α-распаде центробежный барьер мал по сравнению с кулоновским, и поэтому сильной зависимости от ΔJ не наблюдается.

3 Для обозначения ядерных изомеров рядом со значением массового числа соответствующего нуклида ставят латинскую букву m (т.е. метастабильный), например, 137mBa.

1 Если нуклид имеет более одного изомера, они обозначаются буквой m с добавлением номера в порядке роста энергии: m1, m2 и т. д.

2 Например, изомер 99mTc с периодом полураспада около 6 ч, получающийся при β-распаде 99Mo и широко применяющийся в медицинской диагностике как источник только γ-излучения (хотя при распаде 99mTc образуется β-радиоактивный 99Tc, однако период полураспада последнего – более 200 тыс. лет).

3 См. рис. 3.2 и п. 4.2.

1 Для обычной оптической спектроскопии условие (9.7) прекрасно соблюдается, так как энергия фотонов при этом измеряется единицами эВ.

1 В кристаллах некубической сингонии.

1 Т.е. элементов, стоящих в периодической таблице за ураном: нептуний (Np), плутоний (Pu), америций (Am), кюрий (Cm) и т.д.

1 См. для сравнения п. 8.6. Строгим образом это доказывается в квантовой теории электромагнитного излучения.

1 Приведенные здесь данные не случайно относятся к радиоактивным инертным газам, так как в этом случае наблюдаемый эффект не искажается химическим взаимодействием.

2 Эффектом экранирования объясняется, в частности то, что электроны при ионизации с наибольшей вероятностью отрываются с внешних оболочек атомов, для которых значения Z* максимальны.

1 При упругом рассеянии частицы не претерпевают каких-либо внутренних изменений, и не появляется новых частиц. Имеет место лишь перераспределение энергии и импульса между ними. При неупругом рассеянии наряду с таким обменом происходит изменение внутреннего состояния хотя бы одной из частиц.

2 Об ускорителях заряженных частиц см. Лекцию 15.

1 d – принятый символ для дейтрона, ядра атома дейтерия.

1 Появление Wa в выражении (11.7) объясняется тем, что для осуществления процесса Сa + A

необходимо, как минимум, затратить энергию Wa. Если энергия будет больше, ее избыток пойдет на кинетическую энергию частицы а.

1 Для нейтронов с энергией, по порядку величины равной энергии теплового движения атомов и молекул при нормальных условиях (0,025 эВ). Нейтроны с такой энергией называют тепловыми.

1 То же самое можно сказать и о спектре любого радиоактивного ядра. Однако, среднее время жизни в последнем случае столь велико, что обычно не возникает надобности отличать квазистационарные уровни от стационарных.

2 Величину Г(n,n) называют шириной упругого канала, а Г(n,γ)радиационной шириной.

1 Этим объясняется испускание сильно возбужденными ядрами запаздывающих нейтронов (п. 9.4).

2 Если среднее время жизни составного ядра составляет ~10–14, оно сравнимо с временами жизни по отношению к некоторым электромагнитным переходам.

3 Вывод формул Брейта-Вигнера без учета спина частиц дан в ПРИЛОЖЕНИИ З.

4 Для нейтронов высоких энергий длинноволновое приближение перестает выполняться. Но, как будет показано ниже, в этой области спектр составного ядра можно считать непрерывным.

1 Впервые гипотеза о делении (к сожалению, оставшаяся без внимания) была выдвинута в 1934 г. И. Ноддак: «Возможно, что при бомбардировке нейтронами тяжелых ядер последние разделяются на несколько больших осколков, которые в действительности представляют собой изотопы известных элементов, но не являются соседями облучаемых элементов».

1 Энергия связи нейтрона в ядре 236U выше, чем в 239U, так как при присоединении нейтрона к 235U и 238U в перовом случае образуется четно-четное, а во втором – нечетное ядро.

1 Мысль о возможности цепной реакции деления ядер впервые была высказана Ф. Жолио-Кюри.

1 Процесс установления спектра нейтронов с энергией ≤1 эВ под влиянием теплового движения атомов среды называют термализацией.

2 Потеря энергии «малыми порциями» приводит к тому, что в процессе замедления нейтрон попадает в область резонансных максимумов, где сечения захвата особенно велики.

1 Формула (14.1) сохраняет физический смысл для реактора любого типа, а также для атомной, или ядерной бомбы.

2 При использовании отражателей нейтронов критические массы 235U и 239Рu могут быть уменьшены до 0,8 и 0,5 кг соответственно.

1 Если обычная или тяжелая вода используется в реакторе в качестве замедлителя, она одновременно является и теплоносителем.

2 В реакторах с водным замедлителем для регулирования мощности используется также варьирование концентрации борной кислоты в замедлителе (борное регулирование).

1 Отметим, что 87Kr и 137Xe не случайно оказались «нейтроноактивными»: в этих ядрах 51 и 83 нейтрона соответственно, т.е. имеется один еще по одному нейтрону сверх магического числа 50 или 82. Этот «лишний», слабосвязанный нейтрон и покидает возбужденное ядро.

1 Включая и образующийся в результате радиационного захвата 236U.

1 Нестационарное отравление самарием после остановки реактора не влияет на возможность последующего пуска, если положительная реактивность, высвобождающаяся вследствие распада 135Xe, меньше глубины прометиевого провала. В противном же случае, так как период полураспада 149Sm > 1015 лет, пуск реактора оказывается невозможным в принципе (самариевая «смерть»).

2 Первая в мире АЭС была построена и введена в эксплуатацию в СССР (г. Обнинск) в 1954 г.

1 В 1980 г. США прекратили строительство реакторов на быстрых нейтронах, поскольку к тому моменту они выполнили свою основную функцию (производство плутония для ядерного оружия) и начали снабжать топливом другие реакторы, включая тепловые АЭС. Потребовалась мощная сеть химических заводов, извлекающих из отработанного топлива плутоний. В ежегодное обращение между предприятиями атомной промышленности должно было поступать огромное количество плутония, сравнимое с тем, какое было изготовлено за десятилетия для военных целей. Возникла угроза неконтролируемого распространения плутония и вместе с ним ядерного оружия. Поэтому быстрые реакторы в США предпочли запретить. На сегодняшний Россия является единственной страной, эксплуатирующей энергетический реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-600 с коэффициентом воспроизводства плутония > 1.

1 В плотной газовой среде ускорение заряженных частиц невозможно из-за их взаимодействия с молекулами газов, заполняющих камеру.

1 Источником ионов обычно служит ячейка, в которой создается газовый разряд.

1 Ускоряющая разность потенциалов ограничена возможностью пробоя. Как правило, она не превышает 200 кВ.

1 Вследствие этого ускорять электроны с помощью циклотрона практически невозможно.

2 Большие токи пучков в циклотроне приводят к необходимости водяного охлаждения мишени.

1 Их называют также синхроциклотронами.

2 Увеличение B выше 1,8 Тл в магнитных блоках с железным ярмом невозможно из-за насыщения железа, однако это можно сделать, переходя к сверхпроводящим магнитным системам. Магнитное поле в блоках, намотанных кабелем с жилами из NbTi в медной матрице, при температуре жидкого гелия (4,2 К) может быть увеличено до 5-5,5 Тл, а при понижении температуры до 1,8 К – до 8-10 Тл. Дальнейшее понижение температуры позволяет переходить к ещё большим магнитным полям, но экономически невыгодно: размеры ускорителя уменьшаются, но растет количество дорогого и энергоёмкого криогенного оборудования.

1 Примером может служить тормозное излучение антикатода рентгеновской трубки (п. 1.2).

2 Подробнее об этом см. Лекцию 20.

3 Для получения ускоренных электронов могут использоваться уже рассматривавшиеся в лекции электростатические генераторы и линейные ускорители.


1 Источниками нейтронов могут также служить некоторые спонтанно делящиеся ядра с высоким выходом деления и относительно небольшим периодом полураспада, например 252Cf (Т1/2 = 2,6 года).

1 Исключение – источник RaBeF4 (чистое вещество).

2 Для конкретного выходного канала реакции.

3 Это может быть, например, времяпролетный монохроматор: два диска со щелями, насаженные на общую ось. Диски сделаны из материала, поглощающего нейтроны, и приводятся во вращение вокруг оси. В результате из всех нейтронов, летящих параллельно оси, отбираются только те, которые имеют определенную скорость v = l/t, т.е. пролетели расстояние l между дисками за время t = φ/ω, где φ – угол между щелями, ω – скорость вращения дисков.

1 С учетом квантовомеханического туннельного эффекта реакции возможны и при T < B, однако их сечения в этой области очень быстро стремятся к нулю с уменьшением энергии.

1 Были точно измерены массы частиц и их кинетические энергии.

1 Элементы с ^ Z = 93-100 (т.е. от нептуния до фермия) образуются в реакциях нейтронов с тяжелыми ядрами. Кроме того, элементы до Z = 101 (менделевий) включительно получаются при бомбардировке тяжелых мишеней ускоренными ядрами 4Не.

1 За исключением реакций, сводящихся к передаче одного или нескольких нейтронов.

2 При β-распаде и изомерном переходе энергии ядер отдачи, как правило, недостаточно велики, чтобы вызвать разрыв химической связи. Химические превращения в этом случае связаны, в основном, с изменением заряда ядра.

3 В воду в качестве носителя радионуклида 128I добавляли небольшое количество нерадиоактивного йода. После извлечения 128I из C2H5I свободный йод восстанавливали до I и осаждали в виде AgI.

4 Может испускаться до 6 γ-квантов. Имеет место и внутренняя конверсия γ-квантов (п. 9.4), сопровождающаяся увеличением заряда на атоме и способствующая диссоциации молекулы.

1 Формулы (16.14) и (16.15) непосредственно следуют из закона сохранения импульса.

1 См. Лекцию 19.

1 Знаменатель выражения (17.5) должен быть положительным, т.к. освобождающаяся ядерная энергия, во всяком случае, должна превышать энергию, уносимую излучением.

1 Индуктор представляет собой первичную обмотку большого трансформатора, в котором камера токамака является вторичной обмоткой.

2 Пучки таких атомов получают при пропускании ускоренных дейтронов через нейтральный газ.

3 Впервые схема термоядерного реактора с удержанием плазмы в магнитном поле была предложена в 1950 г. А.Д. Сахаровым и И.Е. Таммом.

1 Joint European Torus (англ. – тор объединенной Европы).

2 Критерий Лоусона оставался в 4-5 раз ниже уровня зажигания.

3 Первоначально название «ITER» было образовано как сокращение от «International Thermonuclear Experimental Reactor» (англ. – международный термоядерный экспериментальный реактор), но в настоящее время официально не считается аббревиатурой, а связывается со словом iter (лат.путь).


1 Термоядерный синтез в токамаке не может войти в режим неконтролируемого нарастания мощности без последующего срыва плазмы и прекращения реакций. Таким образом, термоядерному реактору присуща внутренняя безопасность.

1 Эти реакции аналогичны поглощению γ-квантов атомами (см. Лекцию 21) и поэтому получили название ядерного фотоэффекта.

2 См. об этом следующую лекцию.

1 Антипротоны рождались при столкновении пучка ускоренных протонов (6,2 ГэВ) с протонами мишени (медь): p + pp + p + p +. Антинейтроны получались в процессе перезарядки при взаимодействии антипротонов с нуклонами, например: + p+ n.

2 Нейтральный пион был открыт в 1950 г.

1 Вместе с античастицами.

1 В зависимости от ориентации спина каждого из кварков: ↑↑↑ или ↑↑↓.

1 От англ. glue – клей. Эти частицы «склеивают» кварки в адронах.

2 Комбинация КК + ЗЗ + СС – абсолютно белая и поэтому не может играть роль переносчика сильного взаимодействия (нет обмена цветом).

1 При наличии электрического заряда – и в электромагнитном.

1 Или ~100 Дж. Энергии всего одной такой частицы достаточно, чтобы поднять груз массой 1 кг на высоту 10 м.

1 Благодаря широтному эффекту земной поверхности могут, в общем случае, достигнуть лишь те частицы, энергия которых превышает определенную величину. Если энергия меньше этой величины, частица просто отразится от Земли магнитным полем.

2 Первое столкновение происходит на высоте порядка 20 км. Так, опыты с шарами-зондами, запускаемыми на большую высоту, показывают, что интенсивность потока космических лучей возрастает лишь до высоты около 17 км над уровнем моря и при дальнейшем подъеме снижается.

3 См. Лекцию 21.

1 См. Лекцию 22.

1 При Z ≈ 30 поправку на К-электроны имеет смысл вводить для протонов с кинетической энергией около 50 МэВ, а на ^ L-электроны – около 10 МэВ. При еще меньших энергиях начинает сказываться роль M, N и других электронов.

1 Поэтому такое рассеяние часто называют резерфордовским.

1 Для расходящегося пучка необходимо ввести поправку на изменение телесного угла.

1 Неупругие процессы становятся существенными только при очень высоких энергиях. Так, для электронов с энергией порядка 1 ГэВ наблюдались электроядерные реакции (например, электроделение урана).

2 С точки зрения квантовой механики один и тот же электрон находится одновременно в состоянии ^ 1 (свободный) и в состоянии 2 (связанный).

1 Квантовая электродинамика – полная и последовательная теория электромагнитных процессов.

1 В квантовой электродинамике строго доказывается, что аннигиляция в синглетном состоянии возможна с образованием только четного, а в триплетном – только нечетного числа γ-квантов.

2 Позитроний можно рассматривать как легкий изотоп атома водорода (символ – (e+e) или Ps), имеющий вдвое меньшую приведенную массу, вдвое меньший потенциал ионизации, вдвое больший боровский радиус и т.д.

1 За исключением монохроматических электронов, возникающих при внутренней конверсии γ-квантов.

2 Экспоненциальный закон ослабления пучка является результатом непрерывности β-спектра в сочетании с характером поглощения монохроматических электронов.

1 Смещение атомных электронов относительно ядер приводит к образованию диполей. Возвращение атомов в нормальное состояние сопровождается испусканием электромагнитного излучения.

1 Фотоэффект – понятие достаточно широкое, применимое к электромагнитному излучению как в области видимого и ультрафиолетового спектра, так и в области рентгеновских лучей и γ-квантов. Например, при облучении поверхности металла световыми квантами с энергией порядка работы выхода происходит вырывание электронов с поверхности (внешний фотоэффект). При облучении полупроводника квантами с энергией, превосходящей ширину его запрещенной зоны, электроны из валентной зоны переходят в зону проводимости (внутренний фотоэффект) и возникает фотопроводимость.

1 То, что некоторая часть рассеянного рентгеновского излучения имеет первоначальную длину волны, объясняется тем, что часть фотонов рассеивается на внутренних электронах, сильно связанных с атомами. Это эквивалентно столкновению фотона не со свободным электроном, а с атомом, масса которого в тысячи раз больше массы электрона. Следовательно, передача энергии и связанное с ней изменение длины волны в этом случае оказываются в тысячи раз меньшими, т.е. практически ненаблюдаемыми. Для γ-квантов, энергия которых больше энергии связи любого из атомных электронов, наблюдается только смещенная линия.

1 Образование электрон-позитронных пар может иметь место при взаимодействии двух γ-квантов с суммарной энергией > 2mec2, а также при столкновении двух электронов, если кинетическая энергия движущегося электрона > 6mec2. Все эти результаты непосредственно следуют из формулы (11.3). Электрон-позитронная пара может быть также рождена в поле электрона фотоном с небольшой энергией (~10 эВ), если он взаимодействует с ультрарелятивистским электроном.

1 В воздухе от 20 кэВ до 23 МэВ, в свинце – от 500 кэВ до 5 МэВ.

1 Это объясняется тем, что пробег электронов приблизительно обратно пропорционален ^ Z, в то время как коэффициент поглощения γ-квантов за счет эффекта Комптона прямо пропорционален Z. В области малых энергий, где преобладает фотоэффект, счетчики со стенками из материалов с большим Z обладают большей эффективностью, поскольку сечение фотоэффекта пропорционально Z5. В области высоких энергий, где преобладает процесс образования электрон-позитронных пар, материалы с большими Z также дают большую эффективность, поскольку сечение образования пар возрастает как Z2 (Лекция 21).

1 Физика этих процессов уже рассматривались в Лекциях 12 и 13.

2 Это делает камеры деления особенно удобными для измерения малых нейтронных потоков при запуске и остановке ядерного реактора, так как эти потоки сопровождаются интенсивным γ-излучением и поэтому дискриминация особенно важна. Применение борных камер для этих целей невозможно.

1 Т.е. такой источник, для которого все направления вылета частиц равновероятны.

2 Примерами реализации метода 4π-геометрии являются введение радиоактивного вещества в наполняющую смесь газоразрядного счетчика, расположение тонкого пленочного источника между двумя сцинтилляционными кристаллами, помещение источника нейтронов в бак с детектирующим веществом и т.п.

1 ^ Схема запаздывающих совпадений позволяет регистрировать сигналы, временной интервал между которыми равен некоторой заданной величине.

2 В хороших схемах совпадений разрешающее время достигает порядка 10–10 с.


1 При отсутствии угловой корреляции между вылетом частиц.

2 Например, нельзя определить активность 137Cs, так как при его распаде образуется изомер 137mBa с Т1/2 = 2,52 мин. Очевидно, что β-γ-совпадения в этом случае наблюдаться не будут.


3 Иногда бывает достаточно источника с одним радионуклидом, если испускаемые им группы частиц значительно различаются по энергии или при распаде образуются дочерние радионуклиды, испускающие частицы с другой энергией.

1 Многократное комптоновское рассеяние с последующим фотоэффектом называют комптоновской перекачкой энергии.

1 От фонового излучения.

1 Под полем излучения понимают область пространства, каждой точке которой поставлены в соответствие плотность потока φ(Е) и плотность тока j(E) частиц излучения с энергией E.

1 RAD, Radiation Absorbed Dose (англ.) – поглощенная доза излучения.

2 Если пренебречь энергией связи атомных электронов, которые становятся свободными.

1 Равновесное состояние может существовать в поле любого ионизирующего излучения; вторичными заряженными частицами при этом не обязательно будут электроны.

2 KERMA, Kinetic Energy Released in MAterial (англ.) – кинетическая энергия, высвобожденная в веществе.

1 Под элементарной следует понимать такую сферу, в пределах объема которой характеристики поля излучения можно считать неизменными.

2 Самые жесткие фотоны с энергией в несколько МэВ способны возбуждать ядерные реакции (п. 17.4), однако сечения этих процессов много меньше сечений трех основных эффектов.

3 Она велика только вблизи скачков поглощения, когда энергия первичного фотона практически равна энергии связи вылетевшего электрона. Чем тяжелее материал поглотителя, тем существеннее эта поправка.

1 Отметим, что в дальнейшем энергия 2mec2 становится в энергией аннигиляционных γ-квантов.

1 В связи с этим в приведенном примере D > K.

1 На долю трех последних элементов приходится не более 10% поглощенной энергии

1 Излучение, состоящее из частиц разного вида, называют смешанным.

1 В том числе генетические, определяющие вероятность наследственных заболеваний у потомства облученного человека. К стохастическим эффектам относится также возникновение злокачественных опухолей в результате облучения.

2 Например, риск смерти от курения равен 5·10–4 случаев/(чел·год). Это означает, что на 1 млн. курящих людей каждый год умирает от болезней, вызываемых курением, дополнительно 500 чел.

1 Включая природные.

1 Асимптотический переход непосредственно от биномиального распределения к нормальному является следствием доказываемой в теории вероятностей предельной теоремы Муавра-Лапласа.

1 Закон сохранения импульса не нарушается в любом случае, т.к. суммарный импульс электрона и антинейтрино компенсируется импульсом ядра отдачи.

1 Интегральное преобразование Фурье, определяемое формулами (З.2) и (З.3), тесно связано с преобразованием Лапласа (ПРИЛОЖЕНИЕ Д) и обладает аналогичными свойствами.

1 С учетом спина формулы Брейта-Вигнера записываются как (12.10) и т.п. Происхождение и вид спинового множителя можно установить из следующих соображений. В результате вырождения уровня составного ядра С по спину вероятность его образования будет в (2JC+1) раз больше, чем в приближении бесспиновых частиц. С другой стороны она будет в 2(2JА+1) раз меньше, т.к. система «нейтрон + ядро А» в момент взаимодействия может находиться лишь в одном из (2·1/2 +1)(2JА+1) вырожденных состояний.

1 В проводниках (металлах) валентная зона и зона проводимости перекрываются.

2 Ширина запрещенной зоны зависит от температуры и давления. У кремния при нормальных условиях Еg = 1,12 эВ, у германия 0,67 эВ.

3 Очень малая, так как Еg >> kT  0,025 эВ.

4 Причины этого обстоятельства, имеющего решающее значение для теории полупроводников, рассматриваются в курсах физики твердого тела.

5 Например, для мышьяка в кремнии Ed = 0,049 эВ, в германии – всего 0,013 эВ.

1 От начальных букв слов positive и negative (англ.) – положительный и отрицательный.

1 Или фосфоресценции, если переход ВВ совершается между уровнями разной мультиплетности. Среднее время жизни относительно фосфоресценции на несколько порядков больше.

1   ...   33   34   35   36   37   38   39   40   41

Похожие:

Курс лекций по ядерной физике iconМетодические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике...
...

Курс лекций по ядерной физике iconКурс лекций по социологии
Курс лекций по социологии / Р. А. Лаптев; Курский институт социального образования (филиал) ргсу. – Курск, 2011. – с

Курс лекций по ядерной физике iconКурс лекций
Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины” государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования...

Курс лекций по ядерной физике iconКурс лекций
Курс лекций по социологии представляют собой краткое изложение её основ. Причём интеллектологический аспект рассматриваемых социальных...

Курс лекций по ядерной физике iconФинансы организации курс лекций
Финансы организации. Курс лекций. – Пермь: Экономический колледж при пгу 2009. – 92 с

Курс лекций по ядерной физике iconКурс лекций по общему языкознанию с
Курс лекций по общему языкознанию. Научное пособие. К.: Освита Украины, 2006. 312 с

Курс лекций по ядерной физике iconКраткий курс лекций Часть 1 2012 Рекомендовано к изданию в качестве...
Компьютерные информационные технологии. Краткий курс лекций: Ж. М. Анисимова, Л. И. Крошинская, Л. C. Черепица. – Минск: «бип – Институт...

Курс лекций по ядерной физике iconКурс лекций мариуполь 2009 Министерство образования и науки Украины...
...

Курс лекций по ядерной физике iconКурс лекций Под редакцией доктора юридических наук, профессора, заслуженного...
История отечественного государства и права. Ч. II: курс лекций / Н. В. Михайлова, С. С. Жевлакович, Д. В. Колыхалов и др.; под ред....

Курс лекций по ядерной физике iconКраткий курс лекций по грамматике английского языка Утверждено Редакционно-издательским советом
Краткий курс лекций по грамматике английского языка: Учеб. Пособие. Магнитогорск: мгту им. Г. И. Носова, 2001. — 71 с

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов