Тема 15. Ядерные реакции
Ядерные реакции – превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами ( и с γ- квантами) или друг с другом.
Наиболее распространенная ядерная реакция
Х + а → У + в
Х, У - исходное и конечное ядра;
а и в – бомбардирующие и испускаемые элементарные частицы.
Эффективность взаимодействия характеризуется физической величиной – эффективное сечение σ
[барн]
1 барн = 10-28 м2
N – число частиц, падающих за единицу времени на единицу площади поперечного сечения, имеющего в единице объема n ядер.
dN - число этих частиц, вступающих в ядерную реакцию в слое толщиной dx.
В любой ядерной реакции выполнятся все законы сохранения
- I искусственная ядерная реакция
Ядерные реакции могут быть:
1) экзотермические – с выделением энергии;
2) эндотермические - с поглощением энергии.
Для ядерных реакций вводится характерное ядерное время – время, необходимое для пролета частицей расстояния, равной диаметру ядра
(d = 10-15м).
Виды ядерных реакций:
1) ядерные реакции под действием нейтронов - привело к появлению ядерных реакторов;
2) реакции деления ядра – тяжелое ядро под действием нейтронов и других частиц делится на несколько более легкие ядра и сопровождается испусканием 2-3 вторичных нейтронов;
3) цепная реакция деления – ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции. Цепная реакция деления характеризуется коэффициентом размножения k. Для развития цепной реакции k≥ 1;
4) реакция синтеза атомных ядер – образование из легких ядер более тяжелых.
Космическое излучение – излучение, приходящее на Землю со всех направлений космического пространства.
Различают первичное и вторичное космические излучения.
Первичное космическое излучение - излучение, приходящее непосредственно из космоса.
Вторичное космическое излучение – образуется в результате взаимодействия первичного космического излучения с ядрами атомов земной атмосферы.
Некоторые виды элементарных частиц мы знаем: электрон, протон, нейтрон, фотон.
Помимо этих частиц еще существуют:
а) мюоны – частицы с массой в 200-300 раз, превышающей массу электрона;
б) π – мезоны (средний) – пионы – ядерно – активные частицы,
обуславливающие существование ядерных сил;
в) к – мезоны - каоны - частицы с нулевым спином и с массами ≈ 970 me;
с) гипероны – тяжелые нестабильные частицы с массой, большей массы нуклона - 2183-3273 me.
Различают несколько типов гиперонов: лямбда (λ0), сигма (δ0, δ+, δ- ), кси (ζ+, ζ- ), омега (Ω- );
д) антипротон - 
- отличается от р знаком электрического заряда и собственного магнитного момента;
е) антинейтрон - 
- отличается от n знаком собственного магнитного момента;
з) нейтрино - 
- нулевой заряд, спин – ½ и нулевая масса покоя;
ж) позитрон 
- античастица 
;
При столкновении позитрона с электроном происходит их аннигиляция
Типы взаимодействий элементарных частиц:
1) сильное или ядерное взаимодействие – связь протонов и нейтронов в ядрах атомов;
2) электромагнитное взаимодействие - в основе лежит связь с электромагнитным полем – ответственно за существование атомов и молекул (взаимодействие «+» ядер и «-» электронов;
3) слабое взаимодействие – ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с участием нейтрино и антинейтрино;
4) гравитационное взаимодействие – присуще всем частицам, так как массы элементарных частиц малы – в процессах микромира несущественно.
Элементарные частицы принято делить на 3 группы:
1) фотоны – состоит из лдной частицы – фотона – квант электромагнитного излучения;
2) лептоны – участвуют в электромагнитном и слабом взаимодействиях – электрон, мюон, электронное и мюонное нейтрино;
3) адроны – электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие – протон, нейтрон, пионы, каоны.
Для всех типов взаимодействия элементарных частиц выполняются все законы сохранения.
Лабораторная работа № 28
Определение горизонтальной составляющей напряженности
магнитного поля Земли
Цель работы: определить горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли для данной местности.
Приборы:тангенс - гальванометр, амперметр, реостат, источник постоянного тока, переключатель, 5 проводов, ключ.