原子核物理第九章原子核反应.pdf

原子核物理学 主讲：龚学余 尹陈艳 开课单位：核科学技术学院 适用教材：原子核物理（修订版） 2010-9-2 第九章 原子核反应 9.1 核反应概述 9.2 反应能 9.3 实验室坐标系和质心坐标系 9.4 核反应截面与产额 9.5 核反应截面的一般特征和细致平衡原理 9.7 核反应的三阶段描述和核反应机制 返回主目录 第九章 原子核反应 前面几章研究了原子核的衰变现象，获得有关 核结构和性质知识，这通常称为衰变核谱学。但通过 核衰变来认识原子核有相当大的局限性： （1）研究的是不稳定核素——稳定核素的转 变，稳定核素不会发生衰变。 （2 ）核衰变是自发过程，不涉及到核与粒子、 核与核的相互作用。 （3 ）核衰变只适用于低激发态，对高能发生 的现象无法知道。 第九章 原子核反应 核反应：原子核与原子核，或者原子 核与其它粒子（如中子、γ 光子等）之间的 相互作用所引起的各种变化。 1）各式各样的核反应是产生不稳定核素 的最根本的途径。 2）核反应涉及的能量可以很高，通常在 一个核子的分离能以上，甚至高达几百MeV 以上。反应核谱学是研究高激发能级的重要 手段。 第九章 原子核反应 3）由核反应实验结果与理论预言比较， 可得到核反应机制、原子核结构的重要信息。 迄今为止，有关原子核的知识，主要来自核 反应的研究。 4）核反应的研究为核能的开发、核技术 的应用奠定了物理基础。一些研究结果，对 物理学甚至化学的一些领域也有重要意义。 核反应和核结构是核物理学的中心内容。 9.1 核反应概述 一、实现核反应的途径 要使核反应过程能够发生，原子核或其它 粒子（如中子、γ 光子等）必须足够接近靶 核，一般要达到核力作用范围（ ＜10−12 cm ）。 实现这一条件可以通过以下途径： 1 ）利用核衰变产生的高速粒子去轰击原子核。 14 17 α+ N → O +p 7 8 用放射源提供入射粒子来研究核反应，入射粒子种类很少， 强度不大，能量不高，而且不能连续可调。故目前应用较少。 9.1 核反应概述 2 ）利用宇宙射线实现核反应。 宇宙射线的能量一般都很高，最高可达 1021 eV。这是目前用人工方法不能实现的。用 它作为入射粒子来研究高能核反应有可能发现 一些新现象。 但宇宙射线的强度很弱，能观测到核反应 的机会极小。 9.1 核反应概述 3 ）利用加速器、反应堆产生的粒子进行核反应。 这是实现人工核反应的最主要的手段。特别 是随着粒子加速器技术的不断发展和性能改进， 人们已能将几乎所有的稳定核素加速到单核子能 量数百MeV，甚至更高的能量。在束流强度和品质 方面也有极大提高。 加速器产生的粒子，种类多、能量范围广、 能量大小可调、束流强度高，是核反