Большая Советская Энциклопедия (ЯД)

Я'дерные моде'ли , приближённые методы описания некоторых свойств ядер, основанные на отождествлении ядра с какой-либо другой физической системой, свойства которой либо хорошо изучены, либо поддаются сравнительно простому теоретическому анализу. Таковы, например, ядерные модели вырожденного ферми-газа , жидкой капли, ротатора (волчка), оболочечная модель и др. (см. Ядро атомное ).

Ядерные оболочки

Я'дерные оболо'чки . Согласно оболочечной модели ядер каждый нуклон в ядре находится в определённом квантовом состоянии, причём в каждом состоянии с данной энергией (энергетическом уровне) может находиться не более чем (2j + 1) нуклонов, образующих Я. о. (j — спин нуклона). Ядра, у которых нуклонные Я. о. целиком заполнены, называются магическими. Подробнее см. Ядро атомное ,Магические ядра .

Ядерные реакции

Я'дерные реа'кции , превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами, g-квантами или друг с другом. Для осуществления Я. р. необходимо сближение частиц (двух ядер, ядра и нуклона и т. д.) на расстояние ~ 10^-13 см. Энергия налетающих положительно заряженных частиц должна быть порядка или больше высоты кулоновского потенциального барьера ядер (для однозарядных частиц ~ 10 Мэв ). В этом случае Я. р., как правило, осуществляются бомбардировкой веществ (мишеней) пучками ускоренных частиц. Для отрицательно заряженных и нейтральных частиц кулоновский барьер отсутствует, и Я. р. могут протекать даже при тепловых энергиях налетающих частиц.

  Я. р. записывают в виде: A (a , bcd )B , где А — ядро мишени, а — бомбардирующая частица, в , с , d — испускаемые частицы, В — остаточное ядро (в скобках записываются более лёгкие продукты реакции, вне — наиболее тяжёлые). Часто Я. р. может идти несколькими способами, например:

  ⁶³ Cu (р, n) ⁶³ Zn, ⁶³ Cu (р, 2n) ⁶² Zn, ⁶³ Cu (р, pn) ⁶² Cu, ⁶³ Cu (p, р) ⁶³ Cu, ⁶³ Cu (р, p') ⁶³ Cu.

  Состав сталкивающихся частиц называется входным каналом Я. р., состав частиц, образующихся в результате Я. р., — выходным каналом.

  Я. р. — основной метод изучения структуры ядра и его свойств (см. Ядро атомное ). Однако роль их велика и за пределами физики: реакции деления тяжёлых ядер и синтеза легчайших ядер лежат в основе ядерной энергетики . Я. р. используются как источник нейтронов, мезонов и других нестабильных частиц. С помощью Я. р. получают свыше тысячи радиоактивных нуклидов, применяемых во всех областях науки, техники и медицины.

  Исследования Я. р. включают идентификацию каналов реакции, определение вероятности их возбуждения в зависимости от энергии бомбардирующих частиц, измерение угловых энергетических распределений образующихся частиц, а также их спина ,чётности ,изотопического спина и др.

  Я. р. подчиняются законам сохранения электрического заряда, числа нуклонов (барионного заряда ), энергии и импульса. Закон сохранения числа нуклонов означает сохранение массового числа А. Я. р. могут протекать с выделением и с поглощением энергии Q , которая в 10⁶ раз превышает энергию, поглощаемую или выделяемую при реакциях химических . Поэтому в Я. р. можно заметить изменение масс взаимодействующих ядер. Энергия Q , выделяемая или поглощаемая при Я. р., равна разности сумм масс частиц (в энергетических единицах) до и после Я. р. (см. Относительности теория ).

  Эффективное сечение Я. р. — поперечное сечение, которое нужно приписать ядру с тем, чтобы каждое попадание в него бомбардирующей частицы приводило к Я. р. (см. Эффективное поперечное сечение ). Эффективные сечения Я. р. (7 зависят от энергии бомбардирующих частиц, типа реакции, углов вылета и ориентации спинов частиц — продуктов реакции (s ~ 10^-27 — 10^-21 ). Максимальное сечение Я. р. определяется геометрическими сечениями ядер s_макс = pR² , если радиус ядра R больше, чем длина волны де Бройля частицы . Для нуклонов , когда их энергия x »10/A^2/3 . В области малых энергий  и сечение Я. р. определяет уже не R , а , например для медленных нейтронов . В промежуточной области энергий .

  Выход Я. р. — отношение числа актов Я. р. к числу частиц, упавших на 1 см² мишени. Для тонкой мишени и однородного потока частиц выход Я. р. W = n s, где n — число ядер на 1 см² мишени. Заряженные частицы, ионизируя атомы мишени, теряют энергию и останавливаются. Их пробег в мишенях порядка мкм или см в зависимости от энергии. В результате выходы Я. р. также малы (10^-3 — 10^-6 ). Для Я. р. с частицами высоких энергий выход больше. Для частиц, которые могут вызывать Я. р. при любой энергии (нейтроны, p-мезоны), выход при достаточно больших мишенях может достигать 1.