20246

Взаємодія повільних нейтронів

Доклад

Физика

Зіткнення нейтрона з ядром може відбуватись двома шляхами: або 1без утворення проміжного ядра коли нейтрон розсіюється безпосередньо силовим полем ядрапружне та непружне розсіяння 2або з утворенням проміжного збудженого ядра з наступним його розпадом по одному з можливи каналів: Авипромінювання γ – квантів процес радіаційного захвату нейтрона ядром Б випромінювання заряджених частинок В ділення ядра В області повільних нейтронів енергія 1еВ основні процеси пружне ядерне розсіяння радіаційний захват нейтрона ядрома бо...

Украинкский

2013-07-25

57 KB

0 чел.

30. Взаємодія повільних нейтронів

З 4-ох існуючих в природі типів взаємодії елементарних частинок і полів (сильне, слабке, електромагнітне і гравітаційне) для нейтронів, що взаємодіють з речовиною, суттєві 2: сильна (ядерна) і електромагнітна взаємодія, обумовлена наявністю у нейтрона магнітного дипольного моменту.

Електромагнітна взаємодія, можливі наступні процеси:

1.Магнітна взаємодія – взаємодія магнітного моменту  нейтрона з магнітним моментом електронної оболонки атому.

2. Взаємодія магнітного моменту  нейтрона з електронним полем ядра (взаємодія Швінгера)

3. Взаємодія магнітного моменту  нейтрона з магнітним моментом атомного ядра

4. Нейтрон-електронна взаємодія , обумовлена властивостями нейтрона, як елементарної частинки.

Основним процесом взаємодії нейтрона з речовиною є ядерна взаємодія. Взаємодія може бути пружною і не пружною. В першому випадку сумарна кінетична енергія нейтрона і ядра зберігається, у другому не пружні процеси змінюють сумарну кінетичну енергію. Зіткнення нейтрона з ядром може відбуватись двома шляхами: або 1)без утворення проміжного ядра, коли нейтрон розсіюється безпосередньо силовим полем ядра(пружне та непружне розсіяння), 2)або з утворенням проміжного збудженого ядра з наступним його розпадом по одному з можливи каналів:

А)випромінювання γ – квантів (процес радіаційного захвату нейтрона ядром)

Б) випромінювання заряджених частинок

В) ділення ядра

В області повільних нейтронів (енергія<1еВ) основні процеси - пружне ядерне розсіяння, радіаційний захват нейтрона ядром(а) (бо випромінюючи γ – квант ядро може перейти на менш збуджені рівні, тобто при випромінюванні  γ – кванта є багато варіантів протікання реакції, а при випромінюванні заряджених частинок лише 1, тому (а) більш імовірнісний процес). Електронне розсіяння досягає значної величини лише в магнітних матеріалах (обумовлене взаємодією між магн. моментом нейтрона та ел. оболонкою атома) 

Нехай на зразок падає потік нейтронів І0 в одиницю часу на одиницю площі. Якщо прийняти Іs і Ia як кількість актів розсіяння і поглинання нейтронів в одиницю часу в зразку, то повний переріз розсіяння  і поглинання  будуть визначені через наступні співвідношення:

  

Обидві величини , мають розмірність площі. Як правило вони вимірюються в барнах:

1 барн = 10-24см2.

В теорії розсіяння нейтронів також вводять диференційний та двічі диференційний перерізи розсіяння

 Диференційний переріз розсіяння  задає ймовірність того, що в результаті розсіяння нейтрон вилетить із зразка під певним кутом  в елемент тілесного кута

 Двічі диференційний переріз  задає ймовірність того, що в результаті розсіяння нейтрон вилетить із зразка під певним кутом  в елемент тілесного кута  і при цьому зміна енергії нейтрона потрапляє в інтервал від  до .

Розглянемо задачу про розсіяння в загальному вигляді. Нехай є два розсіюючі центри. Падаючи на ці центри, початкова плоска хвиля розсіюється на них, і кожен центр стає джерелом вторинних сферичних хвиль. Таким чином, хвиля, що пройшла через речовину представляє собою суперпозицію двох хвиль: падаючої плоскої хвилі і розсіяної сферичної . Для розсіяної хвилі в першому борнівському наближенні маємо:

де:  ,  – хвильові вектори падаючої та розсіяної хвилі, А0 – амплитуда падаючої хвилі, - амплітуда розсіяння нейтронної хвилі (довжиною розсіяння), яка визначається виглядом потенціалу взаємодії нейтрона з ядром. θ – кут розсіяння. Амплітуда розсіяння може сильно відрізнятися для ізотопів однієї речовини. Довжина розсіяння є фундаментальною характеристикою взаємодії нейтрона з ядром, яка залежить від типу ізотопу елемента і відносної орієнтації спіну нейтрона та спіну ядра.

Якщо розсіяння нейтрона відбувається на групі атомів (чи молекул), то внаслідок того, що довжина хвилі повільного нейтрона співрозмірна з міжатомною відстанню чи навіть перевищує її, нейтронна хвиля взаємодіє з колективом атомів. Це значить, що один розсіюючий акт повинен бути віднесений не до окремого атома, а до колективу.

При когерентному розсіянні складаються амплітуди хвиль, розсіяних різними центрами. В результаті інтерференції виникає єдина хвиля (з сумарною амплітудою), розсіяна колективом як цілим. Квадрат цієї сумарної амплітуди і визначає когерентну складову перерізу розсіяння.

 Наявність елементу безладдя в колективі розсіюючих центрів, всіляких відхилень від загальної норми призводить до некогерентного розсіяння. Тоді складаються квадрати амплітуд окремих розсіяних хвиль, тому переріз неког. розсіяння є просто сума перерізів розсіяння на окремих центрах.

, , i- номер розсіюючого центра

Види некогерентності: ізотопічна, спінова (залежність від взаємної орієнтації спінів нейтрона і ядра), структурна (тепловий рух атомів).

 Таким чином, атоми колективу можуть брати участь в розсіянні двояким чином: або як єдиний колектив, або як окремі незалежні розсіюючі центри. Наслідком цього є розбиття перерізу розсіяння на дві складові – когерентну і некогерентну:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51561. Следствие ведут первоклашки или прощание с первым классом 73 KB
  Оборудование: Папки первоклассников портфолио Красочный конверт Цветиксемицветик с загадками Звёзды с задачами Красивый мешочек с песком Телеграмма для Бабы Яги Канат Табличка Лесная налоговая инспекция Счёты для Кощея Ларец со смертью Кощея в мягкую игрушку зайца зашить игрушку утку а неё зашить зубочистку Сейф Разрезанное на буквы слово КАНИКУЛЫ Школьный звонок Плакат Кафе Ура каникулы Угощение для детей Костюмы для персонажей Действующие лица: Василиса Прекрасная Звездочет Баба Яга...
51562. Турбота про здоров’я. Особиста гігієна 50 KB
  Виховати санітарну культуру прагнення зберегти своє здоров’я. Формувати стійкі мотиваційні установки на здоровий спосіб життя. Хід виховного заходу Вступне слово вчителя: Зрозуміло всім відомо що приємно бути здоровим.
51563. Праздник «До свидания, 1-й класс! Здравствуй, лето! 133.86 KB
  Поспешите угадать Что в ней и откуда передает корзину учителю Дети да это же приходил сам дядя Степа. Кто из взрослых помнит продолжение этой любимой детской книжки многих поколений По фамилии Степанов И по имени Степан Из районных великанов Самый главный великан От ворот и до ворот знал в районе весь народ Где работает Степанов Где прописан где живет Потому что всех быстрее Без особенных трудов Он снимал ребятам змеев С телеграфных проводов. Но нам надо определить: что в корзине и откуда. Но я нечаянно перепутал...
51564. Методичні поради з розвитку мовленнєвих компетентностей учнів 1 класу 80 KB
  Недостатнє поверхове оволодіння основами рідної мови низька культура усного і писемного мовлення незадовільна читацька навичка і розуміння змісту прочитаного – серйозно гальмують загальний розвиток дітей не дають їм змоги успішно вчитись засвоювати основи знань що дає школа. Тому у навчальних планах та програмах на чільне місце ставиться навчання рідної мови. Державний стандарт загальної початкової мовної освіти зорієнтовано на всі чотири види мовленнєвої діяльності на уроках української мови: аудіювання слухання і розуміння;...
51565. Откуда берутся шоколад и мед 60 KB
  Задачи: познакомить детей с производством хорошо известныхсладостей шоколад изюм мёд показать их природноепроисхождение. А вы хотите узнать откуда берется изюм мед шоколад. В первой баночке шоколад во второй изюм а в третьей мед.
51566. Обєми многогранників та тіл обертання 10.46 MB
  Спіймати на гарячому ювеліра Архімеду допоміг відкритий ним у ванні евристичний закон: об’єм зануреного у воду тіла можна знайти по витісненому тілом об’єму води див. щоб знайти об’єм циліндра використовували метод апроксимації для об’ємів подібних тіл принцип Кавальєрі для зрізання – формули Сімпсона; д. Додаткове питання вчитель Що необхідно щоб виміряти об’єм геометричного тіла Знайти число яке визначає скільки одиничних кубів міститься у даному геометричному тілі. Знайти об’єм повітря в кабінеті відповісти на питання:...
51568. Культурное наследие декабристов на поселении в Забайкалье: история и современность 151.5 KB
  Рассмотреть литературное наследие декабристов на поселении в Забайкалье (30-60 гг. XIX в.); Описать материальное наследие декабристов на поселении в Забайкалье (30-60 гг. XIX в.); Определить недвижимое наследие декабристов в Бурятии; Изучить недвижимое наследие декабристов в Забайкальском крае.
51569. Гармония в музыке 35 KB
  Конечно и мне будет вряд ли под силу провести Вас по всему этому пути хотя бы потому что не могу услышать Вашей реакции Ваших упражнений на клавиатуре и т. И даже в Ваших земных бытовых часто откровенно мелочных страстях и делах неизбежно работают те же законы что и там в этой сверкаючей черноте. А тогда разве не очевидно что та ничем неразрушимая симметрия и логичность мира которая поражает Ваши глаза конечно же живет и в Вас самих. И Ваши клетки и Ваши чувства и Ваши желания все это выстроено столь же тщательно как и все во...