原子核物理课件.ppt

原子核反应,核反应概述Q方程核反应截面及产额细致平衡原理光学模型复合核模型,核反应概述,几个著名的核反应第一个人工核反应：（1919）第一个在加速器上实现的核反应：（1932）,核反应概述,产生第一个人工放射性核素的核反应：（1934）导致中子发现的核反应：（1930）,核反应概述,核反应分类：按轰击粒子能量分类： 低能（1GeV)按轰击粒子种类分类： 中子核反应、质子核反应、光核反应、轻离子核反应、重离子核反应按靶核的质量分类： 轻核反应（A 30)、中核反应（30 90),核反应概述,反应道守恒律：电荷守恒、核子数守恒、角动量守恒、能量守恒、动量守恒,Q方程及其应用,反应能Q,Q方程及其应用,Q方程能量和动量守恒关系 Q方程：,L,L,Pa,Pb,PB,A,B,b,a,Q方程及其应用,若剩余核处于激发态， Q用Q代替；此时，在同一角度下可以测量到几个Eb，进而计算不同激发态的激发能。若方程右面各参数已知，可以求反应能；Q方程可以用于靶核质量的测量；,Q方程及其应用,Q方程的讨论出射粒子动能是出射角的函数由u2+w0有Q>0, 无阈能限制；Q<0,Q方程及其应用,临界能量临界能：对Q<0, 存在临界能量Ecr,当Eth<Ea < Ecr时， Eb有双值。此时出射角有极大值：,Q方程及其应用,L系和C系的转换质心系能量：,Q方程及其应用,散射角：,L,c,vb,vc,vb,Q方程及其应用,g 值的计算,Q方程及其应用,运动学因子,核反应截面和产额,核反应截面截面单位：1靶（b）=10-24cm2,核反应截面和产额,核反应产额核反应产额与靶厚度的关系：（无能量损失近似）,核反应截面和产额,微分散射截面一个入射粒子到单位面积上，发生核反应后，在某一方向上的单位立体角内产生出射粒子的几率。,核反应截面和产额,分截面：某一特定反应道的积分截面角分布：,核反应截面和产额,总截面：激发曲线：反应截面随入射粒子能量的变化核反应能谱：对特定的反应道，不同出射粒子能量所对应的反射截面。,核反应截面和产额,L系和C系中微分截面的转换C系中微分截面的特征：各向同性，90o对称，前倾，后倾等,细致平衡原理,细致平衡原理：只对质心系成立，且要求正、逆过程的入射粒子必须能量匹配；对微分截面要求满足角度匹配。,细致平衡原理,能量匹配：逆过程中的入射道质心能量等于正过程中的出射道质心能量。角度匹配：在质心系中，正过程中出射的b粒子的角度等于逆过程中出射的a粒子的角度。,细致平衡原理,角度匹配的逆关系：,光学模型,核反应过程的三阶段图像独立粒子阶段复合系统阶段最后阶段,光学模型,光学势入射粒子与原子核的相互作用类似于光波在半透明物质中的传播，一部分透过（散射），另一部分被吸收（核反应）纯实数势不能产生入射粒子的吸收方阱复势：,光学模型,光学模型的应用,光学模型,薛定谔方程的解：,光学模型,核反应几率：（吸收几率）平均自由程：,光学模型,复合核模型,基本思想核反应过程：复合核形成+复合核衰变复合核处于激发态，并在外界入射粒子的作用下发生共振；复合核的衰变方式与形成无关。反应截面：,复合核模型,实验证据：截面关系：,复合核模型,反应截面的实验比较,复合核模型,复合核的特征复合核寿命：复合核从形成到衰变的过程与入射粒子直接穿透靶核的时间（10-22s）相比是一个慢过程，其特征时间为10-19 -10-14s。复合核衰变时的出射粒子角分布在质心系具有90o对称。出射粒子的能谱具有统计特征，服从统计分布规律：,复合核模型,共振能级与激发态,复合核模型,能级宽度与寿命B-W公式,复合核模型,B-W公式的讨论,