Cтраница 1
Внутриядерный каскад в тяжелых ядрах включает в себя большое число нуклонов, однако энергия, приходящаяся на долю каждой каскадной частицы, меньше, чем в легких ядрах. Поэтому сравнительно небольшое число нуклонов имеет возможность покинуть пределы ядра. [1]
Основными характеристиками внутриядерного каскада, представляющими интерес для расчета задач прохождения частиц высоких энергий через защитные среды, являются множественность и спектрально-угловое распределение вторичных частиц. [2]
Кроме того, в тяжелых ядрах в развитии внутриядерного каскада участвует больше не протонов, а нейтронов, выходу которых из ядра не мешает кулоновский барьер. Число я-мезонов, образованных на одно неупругое взаимодействие, сильно зависит от начальной энергии и возрастает с увеличением энергии. В результате неупругого взаимодействия образуются я -, я - - и я - мезоны. Практически он сразу же распадается на два - у-кванта. Поэтому при расчете защиты я - мезоны не рассматриваются, однако распадные у-кванты инициируют электронно-фотонный каскад в защитных средах, и в некоторых случаях необходимо учитывать дозу фотонного излучения. [3]
В каждом отдельном акте неупругого взаимодействия в результате внутриядерного каскада образуется множество вторичных частиц ( главным образом нуклоны и я-мезоны) с энергиями, достаточными, чтобы, в свою очередь, вызвать в последующем внутриядерный каскад. Таким образом, в защитной среде при падении на нее пучка частиц высоких энергий число неупругих взаимодействий возрастает, в результате чего развивается каскад. [4]
Весьма сомнительно, чтобы все реакции при высоких энергиях могли быть объяснены в рамках двухстадийного процесса: внутриядерного каскада с последующей дезактивацией возбужденных продуктов каскада. Испускание вперед частиц высоких энергий ( 50 Мэв), таких, как ионы Не и Li, образование с высоким выходом продуктов с массовыми числами от 15 до 40 при бомбардировке тяжелых мишеней ( например, висмута) представляют собой примеры наблюдений, не укладывающихся в эти рамки. [5]
При достаточно больших энергиях первичной частицы основную роль уже играет общее число нуклонов, участвующих в развитии внутриядерного каскада, в связи с чем выход каскадных частиц при таких энергиях с увеличением атомного номера ядра-мишени возрастает. [6]
В каждом отдельном акте неупругого взаимодействия в результате внутриядерного каскада образуется множество вторичных частиц ( главным образом нуклоны и я-мезоны) с энергиями, достаточными, чтобы, в свою очередь, вызвать в последующем внутриядерный каскад. Таким образом, в защитной среде при падении на нее пучка частиц высоких энергий число неупругих взаимодействий возрастает, в результате чего развивается каскад. [7]
Подобные сложные расщепления были замечены и у других ядер, например у д Аз, который переходит в J. Чтобы вызвать внутриядерный каскад, в ядрах тяжелых элементов необходимы меньшие энергии, чем у ядер элементов середины периодической системы. [8]
На первой стадии процесса, в ходе внутриядерного каскада, соотношение числа выбитых протонов и нейтронов должно, видимо, быть приближенно равным отношению А z для исходного ядра. [9]
Из всего сказанного следует, что в диапазоне энергий 100 Мэв-1000 Гэв формирование каскада обусловлено прежде всего сильным ядерным взаимодействием нуклонов и пионов. Из-за больших математических трудностей и отсутствия данных по внутриядерному каскаду задача о нуклон-мезонном каскаде, инициируемом в плотных средах протонами высоких энергий, в общем виде еще не решена. [10]
Не удивительно поэтому, что протон высокой энергии испытывает при прохождении через сложное ядро лишь небольшое число соударений, оставляя в ядре только некоторую часть своей энергии и непосредственно выбивая иногда нуклон, с которым он сталкивается. Испытавшие соударение нуклоны в свою очередь часто приобретают значительную энергию, так что их прохождение через ядро можно рассматривать точно так же, как и для падающего протона; таким образом, развивается внутриядерный каскад быстрых нуклонов. При энергиях выше 350 Мэв каскад должен включать также и я-мезоны, которые могут рождаться в нуклон-нуклонных столкновениях. [11]
В случае пионов высоких энергий развивается такой же кас-кадно-я-дерный процесс, как и в случае протонов. Однако во внутриядерном каскаде с участием пионов существует дополнительная важная особенность: возможность исчезновения пиона при столкновении с передачей всей его полной энергии ( кинетической плюс энергия покоя) каскадным нуклонам. Законы сохранения энергии и импульса требуют, чтобы процесс аннигиляции происходил с участием по меньшей мере двух нуклонов, между которыми распределяется энергия. [12]
При энергиях выше примерно 100 Мэв теория Бора перестает быть справедливой. Поэтому в области высоких энергий падающая частица теряет, как правило, лишь часть своей энергии и вылетает из ядра. Время, в течение к-рого происходит такое взаимодействие частицы высокой энергии с ядром, по порядку величины близко к характерному ядерному времени. Первая получила наименование внутриядерного каскада. На этой стадии падающая частица выбивает из ядра несколько быстрых нуклонов. [13]
При энергиях выше примерно 100 Мэв теория Бора перестает быть справедливой. Поэтому в области высоких энергий падающая частица теряет, как правило, лишь часть своей энергии и вылетает из ядра. Время, в течение к-рого происходит такое взаимодействие частицы высокой энергии с ядром, по порядку величины близко к характерному ядерному времени. Первая получила наименование внутриядерного каскада. На этой стадии падающая частица выбивает из ядра несколько быстрых нуклонов. Часть вторичных частиц запутывается внутри ядра, в результате чего образуется составное ядро. Вторая стадия - распад составного ядра, к-рое, в отличие от реакций при более низких энергиях, может значительно отличаться от исходного ядра мишени из-за испускания большого числа частиц, предшествующего его образованию. Вообще, образование составного ядра является в данном случае процессом, к-рый лишь сопутствует основному механизму развития внутриядерного каскада. Энергия возбуждения составного ядра представляет собой лишь малую долю энергии падающей частицы. [14]