Образование - сложное ядро
Cтраница 1
Образование сложных ядер из нейтронов и протонов также связано с выделением энергии и уменьшением суммарной массы покоя, причем образующееся ядро тем прочнее, чем больше выделяется энергии. [1]
В вечно существующей вселенной, наряду с процессами распада ядер, постоянно происходят также процессы образования сложных ядер из более простых составных частей. [2]
 |
Кривая энергии связи на нуклон. [3] |
Энергия связи на нуклон у легких ядер меньше, чем у средних, поэтому при соединении легких ядер друг с другом ( синтезе) с образованием более сложных ядер также должна выделяться энергия. [4]
В соответствии с формулой (XI.I) это должно сопровождаться выделением энергии. Выделяющаяся при образовании сложного ядра энергия характеризует энергию связи ядра. [5]
 |
Функции возбуждения для реакций.| Функция возбуждения для реакции С13 ( р, рп Сп. [6] |
Отличительной чертой реакций глубокого расщепления является плавный характер функций возбуждения, не имеющих резких максимумов и минимумов. Действительно, при низких энергиях бомбардирующих частиц ядерные реакции протекают с образованием сложного ядра. [7]
Если температура плазмы недостаточно высока, скажем, 3 - 5 миллионов градусов, то протонов с необходимым для преодоления потенциального барьера значением скорости почти нет и протон-протонная реакция не идет. При температурах же, близких к 15 миллионам градусов, сравнительно большая доля частиц имеет энергию, позволяющую им подойти к другой частице достаточно близко для образования более сложного ядра. Таким образом, одно из необходимых условий протон-протонного цикла - это высокая температура плазмы - порядка 15 106 К-С другой стороны, для того чтобы встречи протонов происходили часто, требуется высокая концентрация этих частиц. Оба эти условия выполняются в центральных областях Солнца и сходных с ним звезд. Водород является преобладающим элементом в Солнце и в недрах его ионизован. Число протонов в центральных областях Солнца составляет примерно 1026сж - 3, а температура там 15 миллионов градусов. Идущие в Солнце реакции протон-протонного цикла обеспечивают наблюдаемый выход энергии излучения 3 9 1033 эрг / сек. [8]
Второй путь получения ядерной энергии - это синтез ( соединение) легких яде ] в более тяжелые. Подобный процесс протекает в недрах звезд, а также на солнце. Солнечная энергия по существу представляет собой ядерную энергию, которая выделяется в результате образования сложных ядер из более простых, в частности в результате синтеза ядер гелия из водорода. Эти реакции протекают при температуре десятков миллионов градусов. Несколько менее высокие температуры ( порядка миллионов градусов) необходимы для осуществления реакции получения гелия из тяжелых изотопов водорода: дейтерия и трития. [9]
Что касается Астона, то он сделал чрезвычайно интересное сообщение о результатах определения атомных весов при помощи своего нового усовершенствованного Прибора, дающего точность до одной десятитысячной. Приписывая атому гелия вес 4 ( или кислороду 16), Астон получил для различных изотопов всех исследованных элементов ( в тех случаях, когда последние встречаются в нескольких модификациях) веса, выражающиеся целыми числами. При этом, однако, оказывается, что атом водорода, состоящий из одного протона и одного электрона, имеет вес 1.008. Мы видим, следовательно, что образование сложного ядра из нескольких протонов ( и соответствующего числа электронов) сопровождается уменьшением массы в количестве 8 % о на каждый протон. Это уменьшение массы с позиций электромагнитной теории массы объясняется умньшением энергии. Согласно известному соотношению Эйнштейна, изменение энергии какой-либо системы равно изменению ее массы, умноженному на квадрат скорости света. Таковы были результаты, полученные Астоном с помощью его старого прибора ( массовый спектрограф) в 1920 г. Их следует рассматривать лишь как первое приближение. [10]
Таким образом энергия связи протонов в а-частице очень велика, и последняя имеет большую прочность. Образование более сложных ядер сопровождается значительно меньшими дефектами массы, и следовательно их энергия связи меньше. [11]
Особенно интересна реакция ( d, p), которая называется процессом Опленгеймера - Филипса. В действительности выход реакции ( d, p) бывает даже больше реакции ( d, n), что объясняется следующим образом. Это является причиной сильной поляризации дейтона при приближении к ядру - протон отталкивается ядром, в результате чего сравнительно слабая связь протон - нейтрон разрывается. Следовательно, образования сложного ядра как промежуточного продукта ядерной реакции здесь не происходит. [12]
Так же как и химические реакции, ядерные реакции бывают эндотермическими и экзотермическими. Если частица В заряжена так же, как и ядро А, что имеет место, если В представляет собою протон, дейтон или альфа-частицу, то первый этап реакции А В - АВ требует некоторой энергии активации в виде более или менее значительной кинетической энергии бомбардирующей частицы В. Эта энергия требуется для преодоления кулоновских сил отталкивания между А и В. Таким образом, ядро А как бы окружено крепостным валом в виде потенциального барьера с высотой, измеряющейся ( по шкале энергии) миллионами и десятками миллионов вольт. Если бы движение материальных частиц происходило по законам классической механики, то для преодоления потенциального барьера, окружающего ядро А, частица В должна была бы иметь кинетическую энергию, по крайней мере равную высоте этого барьера. В действительности проникновение В в А, приводящее к образованию нестойкого сложного ядра А В, оказывается возможным при значительно меньших кинетических энергиях В благодаря особому квантовому эффекту, называемому туннельным эффектом. Однако вероятность такого туннельного эффекта быстро уменьшается с понижением кинетической энергии. Так, например, если высота потенциального барьера, окружающего А, равна 10 млн. в, а энергия В 1 Мэв, то из нескольких тысяч или десятков тысяч столкновений между А и В только, скажем, одно приведет к их соединению друг с другом. [13]
Страницы: 1