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

52407. Економіко - географічне положення Чернігівської області, його вплив на господарську спеціалізацію. Природні умови та ресурси, їх оцінка 99 KB
  Мета: навчити давати характеристику ЕГП Чернігівської області; зясувати вплив ЕГП на господарську спеціалізацію області; показати особливості природних умов і ресурсів області; оцінити їх вплив на життя та діяльність населення; закріпити вміння і навички оцінювати ЕГП області природні умови і ресурси; продовжити формувати науковий світогляд учнів; визначити еколого географічне положення області екологічне виховання; ...
52408. Chernobyl Tragedy 76.5 KB
  On April 26, 1986, the number four reactor at the Chernobyl nuclear plant in the former Soviet Union exploded, causing the worst nuclear accident in history. Further explosions and the resulting fire released more than eight tons of highly radioactive fallout into the atmosphere. Nearly thirty to forty times more fallout was released than had been by the atomic bombings of Hiroshima and Nagasaki.
52409. Урок-змагання з теми “Черви” 89.5 KB
  Пояснення до уроку: Урок змагання передбачає роботу в групах, тому на попередньому уроці слід поділити клас на 4 рівноцінні групи-команди.Кожна команда вибирає собі капітана, назву команди та готує відповідні емблеми.
52410. Чесність та правдивість 41.5 KB
  Під час роздумів аналізу підвести дітей до висновків: будь-який обман із часом викривають і тому він не є виходом із критичної ситуації; неправда обман викликають негативні почуття та асоціації і тому компрометують того хто говорить неправду в очах інших; людина яка себе поважає не стане нікого обманювати. Проаналізувати типові ситуації коли учні говорять неправду знайти інший спосіб поведінки.Брехня або неправда підступна особа яка здатна замаскуватися під правду переконати людину що в даний момент саме вона брехня є...
52411. Честь, совість, гідність людини. Інтелігентність і порядність. Правда, хиба, істи 132.5 KB
  Честь совість гідність людини. Основою відношення людини до світу є визнана суспільством значущість ряду предметів та подій що служать певними суспільними взірцями мірами вимогами ідеалами. Істотна особливість таких уявлень полягає в тому що вони впливають на самопочування людини у світі людей зворушують почуття.
52412. The Chimes of Christmas Bells Once More... 63 KB
  Compere; December comes so white and cold With snow it stops the rain It comes to greet all young and old On every window pane. Compere Arid Christmas is here with us today, Let happy be the birth of Christ, For all the people all around He brought peace on the earth.
52414. Натуральные числа и действия с ними 90.5 KB
  Ход урока: Учитель поёт: И вот прозвенел как обычно звонок На наш не совсем уж обычный урок И всё на мгновение замерло мы начинаем. Учитель: Добрый день рад видеть вас Посетивших пятый класс. Волшебство нам ни к чему Учитель: Объясните почему Головня: Потому что можем сами Учитель: То есть сами вы с усами Головня: Можем трактовать и так: Математика пустяк Учитель: Значит я умою руки И сейчас усну со скуки Хараберюш: Не придётся Вам уснуть Отправляемся мы в путь По тропинкам повторенья Повторенье ...
52415. Натуральний ряд чисел 55.65 KB
  А тема сьогоднішнього уроку Натуральні числа і дії над ними. Виповинні розказати все що ви знаєте про натуральні числа. Учитель: Діти які числа називають натуральними Відповідають: Числа які люди використовують під час лічби предметів називають натуральними. Найбільшого числа не існує.