Cтраница 3
При умеренных энергиях возбуждения испускание нейтрона, как правило, более вероятно, чем испускание заряженной частицы, так как последняя, покидая ядро, должна была бы преодолеть потенциальный барьер. Важными сопровождающимися вылетом нейтрона реакциями являются реакции ( р, n), ( d, n) и ( а, п), где р и d - символы протона и дейтрона. Протон, конечно, покидает составное ядро легче, чем а-частица. В силу малой энергии связи дейтрона, дейтроны почти никогда не испускаются. Деление, которое также можно рассматривать как реакцию с испусканием заряженной частицы, мы рассмотрим в гл. [31]
Этот процесс - наиболее вероятный тогда, когда для превращения имеется сравнительно малая энергия; он является почти единственно возможным, если промежуточное ядро преобразуется путем захвата медленного нейтрона стабильным ядром. Если же промежуточное ядро располагает большей энергией, то чаще всего оно испускает частицу; в этом случае, как мы увидим, речь может итти о нейтроне, ядре водорода и я-час-тице. Нередко бывает, что новое ядро, получающееся в результате выбрасывания этой частицы, находится не в основном состоянии, а обладает заметной избыточной энергией - оно представляет собой второе промежуточное ядро. При реакциях, известных в настоящее время, вообще говоря, энергия уже недостаточна для испускания заряженной частицы; часто выбрасывается гамма-квант, часто также нейтрон. Последний выбрасывается прежде всего тогда, когда первая излученная частица была нейтроном, так что в этом случае выпускаются один за другим два нейтрона. В случае самых легких ядер второе промежуточное ядро нередко выбрасывает еще альфа-частицу. Реакция ( d, p), как мы увидим в § 24, занимает особое положение, так как в ядро часто проникает не весь дейтрон, а только входящий в его состав нейтрон. [32]
Реакции при средних энергиях сопровождаются обычно испусканием га, р, а, Н3, Не3, d и осколков деления. Относительные вероятности испускания различных комбинаций этих частиц и их полное число зависят, как это и следует ожидать, от природы ядра-мишени, а также от энергии и типа падающей частицы. В реакциях, протекающих через составное ядро, вероятность эмиссии некоторой частицы зависит, в сущности, от суммы ее энергии связи и высоты кулоновского барьера, который она должна преодолеть, чтобы покинуть ядро: чем больше эта сумма, тем меньше вероятность вылета частицы. Это означает, что испускание нейтронов будет, вообще говоря, более предпочтительным. II) указывает на то, что энергия свя - зи нейтрона возрастает при сдвиге с кривой стабильности в область нейт-роно-дефицитных ядер; таким образом, испускание заряженных частиц также может оказаться существенным. Этот эффект особенно значителен для компаунд-ядер с атомными номерами ниже примерно 30, у которых кулоновский барьер еще не слишком высок, а энергия связи нейтрона довольно быстро возрастает с увеличением недостатка нейтронов. Представляется интересным далее отметить на рис. 59 большую вероятность испускания компаунд-ядром Ni58 протона, а не нейтрона, несмотря на то что энергия связи нейтрона меньше суммы высоты кулоновского барьера и энергии связи протона. Этот факт объясняется особыми свойствами конечных ядер ( Ni57 и Со57 в этом случае), зависящими от числа протонов и нейтронов в них. [33]
Результаты такого взаимодействия могут быть различными. Ядро может захватить нейтрон, превратившись в новое ядро с массовым числом, на единицу большим прежнего, и отдато избыточную энергию путем излучения у-кванта. Такая ядерная реакция обычно носит резонансный характер; она происходит в том случае, когда энергия нейтрона в ядре соответствует одному из возможных энергетических состояний ядра. Ядра большинства элементов ( кроме самых легких) имеют большое количество близко расположенных энергетических уровней - расстояние между ними составляет несколько электрон-вольт. В результате медленные нейтроны, обладающие энергией, соответста ющей энергии теплового движения, сильно поглощаются в большинстве веществ. Если энергия нейтронов велика, то в результате взаимодействия его с ядром атома последним может быть испущена заряженная частица - протон, дейтрон, а-частица. При этом оказывается, что чем тяжелее элемент, тем большей энергией должен обладать нейтрон, чтобы побудить ядро к испусканию заряженной частицы. Под действием медленных нейтронов такая реакция может происходить только в самых легких ядрах - лития, бора. [34]