Ядерные реакции. Ядерные реакции и их классификация Ядерные реакции классифицируют по виду

Ядерные реакции - это превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами (в том числе и с g -квантами) или друг с другом. Наиболее распространенным видом ядерной реакции является реакция, записываемая символически следующим образом:

где X и Y - исходное и конечное ядра, а и b - бомбардирующая и испускаемая (или испускаемые) в ядерной реакции частицы.

В ядерной физике эффективность взаимодействия характеризуют эффективным сечением а. С каждым видом взаимодействия частицы с ядром связывают свое эффективное сечение: эффективное сечение рассеяния определяет процессы рассеяния, эффективное сечение поглощения - процессы поглощения. Эффективное сечение ядерной реакции

где N - число частиц, падающих за единицу времени на единицу площади поперечного сечения вещества, имеющего в единице объема nядер, dN- число этих частиц, вступающих в ядерную реакцию в слое толщиной dх. Эффективное сечение а имеет размерность площади и характеризует вероятность того, что при падении пучка частиц на вещество произойдет реакция.

Единица эффективного сечения ядерных процессов - барн (1 барн =10 -28 м 2).

В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (и сумма массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов (и сумме массовых чисел) конечных продук тов (ядер и частиц) реакции. Выполняются такжезаконы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

Важную роль в объяснении механизма многих ядерных реакций сыграло пред положение Н. Бора (1936) о том, что ядерные реакции протекают в две стадии по следующей схеме:

Первая стадия - это захват ядром X частицы а, приблизившейся к нему на расстояние действия ядерных сил (примерно 2×10 -15 м), и образование промежуточного ядра С, называемого составным (или компаунд-ядром). Энергия влетевшей в ядро частицы быстро распределяется между нуклонами составного ядра, в результате чего оно оказывается в возбужденном состоянии. При столкновении нуклонов составного ядра один из нуклонов (или их комбинация, например дейтрон - ядро тяжелого изотопа водорода - дейтерия, содержащее один протон и один нейтрон) или a-частица может получить энергию, достаточную для вылета из ядра. В результате возможна вторая стадия ядерной реакции - распад составного ядра на ядро Y и частицу b.

В ядерной физике вводится характерное ядерное время - время, необходимое для пролета частицей расстояния порядка величины, равной диаметру ядра (d» 10 -15 м). Так, для частицы с энергией 1 МэВ (что сответствует ее скорости v » 10 7 м/с) характер ное ядерное время t = 10 -15 м/10 7 м/с = 10 -22 с. С другой стороны, доказано, что время жизни составного ядра равно 10 - 16 -10 - 12 с, т.е. составляет (10 6 -10 10) т. Это же означает, что за время жизни составного ядра может произойти очень много столкновении нуклонов между собой, т. е. перераспределение энергии между нуклонами действительно возможно. Следовательно, составное ядро живет настолько долго, что полностью «забывает», каким образом оно образовалось. Поэтому характер распада составного ядра (испускание им частицы b)- вторая стадия ядерной реакции - не зависит от способа образования составного ядра - первой стадии.

Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам:

1) по роду участвующих в них частиц - реакции под действием нейтронов; реакции под действием заряженных частиц (например, протонов, дейтронов, a -частиц); реакции под действием g -квантов;

2) по энергии вызывающих их частиц - реакции при малых энергиях (порядка электрон-вольт), происходящие в основном с участием нейтронов; реакции при средних энергиях (до нескольких мегаэлектрон-вольт), происходящие с участием g -квантов и заряженных частиц (протоны, a -частицы); реакции при высоких энергиях (сотни и тысячи мегаэлектрон-вольт), приводящие к рождению отсутствующих в свободном состоянии элементарных частиц и имеющие большое значение для их изучения;

3) по роду участвующих в них ядер - реакции на легких ядрах (А <50); реакции на средних ядрах (50 < A < 100); реакции на тяжелых ядрах (А > 100);

4) по характеру происходящих ядерных превращений - реакции с испусканием нейтронов; реакции с испусканием заряженных частиц; реакции захвата (в этих реакциях составное ядро не испускает никаких частиц, а переходит в основное состояние, излучая один или несколько g -квантов).

Первая в истории ядерная реакция осуществлена Э. Резерфордом (1919) при бомбардировке ядра азота a -частицами, испускаемыми радиоактивным источником.

11.1. Определение и классификация ядерных реакций. Существуют различные толкования термина ядерные реакции . В широком смысле ядерной реакцией называется любой процесс, начинающийся столкновением двух, редко нескольких, частиц (простых или сложных) и идущий, как правило, с участием сильных взаимодействий. Этому определению удовлетворяют и ядерные реакции в узком смысле этого слова, под которыми понимаются процессы, начинающиеся столкновением простой или сложной частицы (нуклон, α- частица, γ-квант) с ядром. Отметим, что определению реакции удовлетворяет, как частный случай, и рассеяние частиц. Два примера ядерных реакций приведены ниже.

Исторически первая ядерная реакция (Резерфорд, 1919 г. – открытие протона):

α + 14 N → 17 О + р.

Открытие нейтрона (Чедвик, 1932 г.):

α + 9 Ве → 12 С + n.

Изучение ядерных реакций необходимо для получения информации о свойствах новых ядер и элементарных частиц, возбужденных состояний ядер и т.д. Не следует забывать, что в микромире из-за наличия квантовых закономерностей на частицу или ядро нельзя «посмотреть». Поэтому основным методом изучения микрообъектов является изучение их столкновений, т. е. ядерных реакций. В прикладном отношении ядерные реакции нужны для исполь­зования ядерной энергии, а также для получения искусственных радионуклидов.

Ядерные реакции могут происходить в естественных условиях (например, в недрах звезд или в космических лучах). Но их изучение обычно проводят в лабораторных условиях, на экспериментальных установках. Для осуществления ядерных реакций необходимо сблизить частицы или ядра с ядрами до расстояний порядка радиуса действия ядерных сил. Сближению заряженных частиц с ядрами препятствует кулоновский барьер. Поэтому для осуществления ядерных реакций на заряженных частицах используют ускорители , в которых частицы, разгоняясь в электрическом поле, приобретают энергию, необходимую для преодоления барьера. Иногда эта энергия сравнима с энергией покоя частицы или даже превышает ее: в этом случае движение описывается законами релятивистской механики. В обычных ускорителях (линейный ускоритель , циклотрон и т.п.) более тяжелая из двух сталкивающихся частиц, как правило, покоится, а более легкая на нее налетает. Покоящаяся частица называется мишенью (англ. – target). Налетающие, или бомбардирующие , частицы в русском языке специального названия не получили (в английском языке употребляется термин projectile – снаряд). В ускорителях на встречных пучках (коллайдерах ) обе сталкивающиеся частицы движутся, так что разделение на мишень и пучок налетающих частиц теряет смысл.

Энергия заряженной частицы в реакции может быть и меньше высоты кулоновского барьера, как это было в классических опытах Дж. Коккрофта и Э. Уолтона, которые в 1932 г. осуществили искусственное расщепление ядер лития путем бомбардировки их ускоренными протонами. В их опытах проникновение протона в ядро мишени происходило путем тунелирования через кулоновский потенциальный барьер (см. Лекцию 7). Вероятность такого процесса, разумеется, очень мала из-за малой прозрачности барьера.

Для символической записи ядерных реакций существует несколько способов, два из которых приведены ниже:

Совокупность сталкивающихся частиц в определенном квантовом состоянии (например, р и 7 Li) называют входным каналом ядерной реакции. При столкновениях одних и тех же частиц (фиксированный входной канал) в общем случае могут появляться различные продукты реакции. Так, при столкновениях протонов с 7 Li возможны реакции 7 Li(p , 2α), 7 Li(p , n ) 7 Be, 7 Li(p , d ) 6 Be и др. В этом случае говорят о конкурирующих процессах, или о множестве выходных каналов .

Часто ядерные реакции записывают в еще более короткой форме: (a , b ) – т.е. указывая только легкие частицы и не указывая ядра, участвующие в реакции. Например, запись (p , n ) означает выбивание протоном нейтрона из какого-либо ядра, (n , γ ) – поглощение нейтрона ядром с испусканием γ -кванта, и т.п.

Классификация ядерных реакций может быть проведена по следующим признакам:

I. По типу протекающего процесса

1) радиационный захват: (n , γ ), (p , γ )

2) ядерный фотоэффект: (γ , n ), (γ , p )

3) нуклон-нуклонные реакции:

а) выбивание нуклона или группы нуклонов (n , p ), (p , α) и т.п.

б) «испарение» нуклонов (p , 2n ), (p , 2p ) и т.п.

в) срыв (d , p ), (d , n ) и подхват (p , d ), (n , d )

4) деление: (n , f ), (p , f ), (γ , f )

5) синтез (слияние)

6) неупругое рассеяние: (n , n’ )

7) упругое рассеяние: (n , n )

II. По признаку выделения или поглощения энергии

1) экзотермические реакции

2) эндотермические реакции

III. По энергии бомбардирующих частиц

1) малых энергий (< 1 кэВ)

2) средних энергий (1 кэВ-10МэВ)

3) высоких энергий (> 10 МэВ)

IV. По массе бомбардируемых ядер

1) на легких ядрах (А < 50)

2) на ядрах средних масс (50 < А < 100)

3) на тяжелых ядрах (А > 100)

V. По виду бомбардирующих частиц

1) на заряженных частицах (p , d , α и более тяжелые ионы)

2) на нейтронах

3) на фотонах (фотоядерные реакции)

11.2. Закон сохранения энергии. Для ядерной реакции самого общего вида

A + B → C + D + E + …

запишем закон сохранения энергии через энергии покоя и кинетические энергии:

Величина Q , определяемая как разность энергий покоя:

называется энергией реакции . Очевидно, что

Если Q > 0, то такая реакция называется экзотермической . В этом случае Q – это разность кинетических энергий всех участников реакции до и после разлета, определенная в системе координат, связанной с центром инерции (СЦИ, или ц-системе ). Экзотермическая реакция может идти при любом значении кинетической энергии сталкивающихся частиц, в том числе, и при нулевой.

Если Q < 0, то реакцию называют эндотермической . Реакция обратная экзотермической реакции всегда эндотермическая, и наоборот. Величина –Q в ц-системе – это минимальная кинетическая энергия сталкивающихся частиц, при которой еще возможна реакция, или, порог реакции.

При переходе в лабораторную систему координат (рис. 11.1), ЛСК, или просто л-систему , в которой покоится одна из реагирующих частиц – мишень значение порога реакции Е пор увеличивается, т.к. часть кинетической энергии идет на бесполезное для реакции движение центра инерции. Действительно, кинетическая энергия дви­жения центра инерции может быть сколь угодно велика, но если частицы покоятся друг относительно друга, реакция не пойдет.

Для определения порога реакции в л-системе воспользуемся тем, что масса, а значит и энергия покоя есть инвариант , т.е. величина, не зависящая от выбора системы координат. Так как , то для любого числа частиц

Если в рассматриваемой реакции мишенью является частица В , то в л-системе

В ц-системе

Как было сказано выше, порогу в ц-системе соответствует рождение частиц С , D и т.д. с нулевыми кинетическими энергиями, т.е. и т.д. и . Инвариант массы в л-системе

Отвечающий порогу инвариант массы в ц-системе

Если теперь приравнять два полученных инварианта при , то

. (11.3)

Таким образом, порог эндотермической реакции всегда больше энергии обратной экзотермической реакции Q . Как видно из полученного выражения, порог эндотермической реакции тем ниже, чем больше масса мишени.

11.3. Роль орбитального момента. Момент импульса частицы с импульсом р , налетающей на неподвижное ядро, равен pb , где b – прицельный параметр. По классическим представлениям реакция может произойти только в тех случаях, когда этот прицельный параметр меньше радиуса действия ядерных сил, т.е. b < R . В квантовой механике значение орбитального момента

( – длина волны де Бройля). Тогда должно выполняться неравенство

. (11.4)

Для нейтрона с энергией T = 1 МэВ , т.е. сравнима с размерами ядра. Для нейтронов и протонов с меньшей энергией она значительно больше. Т.о., для частиц малых и средних энергий неравенство (11.4) выполняется, строго говоря, лишь при условии l = 0 (реже при l = 1).

С учетом квантовых свойств системы реакция в принципе возможна при любых l , но вероятность реакции резко падает, если соотношение (11.4) не выполняется. Причина в том, что нейтронам в этом случае необходимо преодолеть центробежный барьер. Но, как это было показано при рассмотрении испускания ядрами γ-квантов (Лекция 9), коэффициент прозрачности центробежного барьера

,

т.е. резко уменьшается с ростом l . Если длинноволновое приближение перестает выполняться (т.е. бомбардирующие частицы имеют очень высокую энергию), взаимодействие возможно и с l , отличным от нуля.

11.4. Сечение и выход ядерной реакции. Количественное описание ядерных реакций с точки зрения квантовой механики может быть только статистическим , т.е. таким, в котором принципиально можно говорить лишь о вероятности акта самой реакции.Основными вероятностными характеристиками ядерных реакций являются сечение и выход , определение которых дается ниже. Пусть при падении потока частиц А на тонкую (но макроскопическую) мишень, содержащую ядра В , в ней образуется dN С ядер С (рис. 11.2). Это количество пропорционально числу частиц А , плотности числа частиц мишени n B (м –3) и толщине мишени dx (м):

.

Сечение реакции А + В → С + ··· определяется тогда как коэффициент пропорциональности, т.е.

, (11.5)

Из определения (11.5) следует, что сечение имеет размерность площади (м 2). В ядерной физике в качестве единицы сечения используется 1 барн : 1 б = 10 –28 м 2 .

Наглядно сечение можно рассматривать как эффективную площадь мишени, попадая в которую частица вызывает требуемую реакцию. Но из-за волновых свойств частиц такое толкование имеет ограниченную область применимости. Ведь с точки зрения квантовой механики для частицы существует ненулевая вероятность пройти без отклонения через область, в которой на нее действуют силы. Тогда действительное сечение реакции окажется меньше поперечного сечения области, в которой происходит взаимодействие. В этом случае, по аналогии с оптикой, ядро-мишень называют частично прозрачным , или серым .

В реальных физических опытах далеко не всегда удается измерить сечение реакции. Непосредственно измеряемой величиной является выход реакции, определяемый как доля частиц пучка, вступивших в реакцию с ядрами мишени. Выразим выход реакции через ее сечение при условии, что последнее остается постоянным при прохождении падающих частиц через мишень. Число ядер С , образовавшихся в тонком слое мишени в результате реакции с частицами А , равно

,

где N 0 – общее число частиц А , попавших в слой толщиной dx , N A – число частиц, прошедших слой без реакции. Отсюда . Тогда, в соответствии с (11.5),

Число частиц А , прошедших слой мишени конечной толщины h , найдем интегрированием этого уравнения:

,

Используя определение выхода реакции как доли частиц, испытавших превращение, находим, что

Тонкая мишень соответствует малому по сравнению с единицей показателю экспоненты. В этом случае разложение (11.6) в ряд Тейлора дает

11.5. Механизмы ядерных реакций. Помимо классификации, приведенной в п. 11.1.,ядерные реакции различаются по времени и в связи с этим по механизму их протекания. В качестве временного масштаба удобно использовать ядерное время – время пролета частицы через ядро: τ я = 2R /v ≈ 10 –22 с (п. 2.2). Очевидно, что τ яд – минимальное время, необходимое для завершения элементарного акта самой быстрой реакции.

Будем использовать следующую классификацию реакций по механизму протекания. Если время элементарного акта t р ≈ τ яд , такие реакции называются прямыми . В случае прямых реакций частица a передает энергию одному или нескольким нуклонам ядра A , после чего они сразу же покидают ядро, не успев обменяться энергией с остальными:

a + A → b + B .

Если t р >> τ яд , то реакция идет через стадию образования составного ядра :

a + A → С * → b + B .

Представление о составном ядре было введено в физику Н. Бором в 1936 г. Составное ядро С* – возбужденное состояние ядра С , причем энергия возбуждения

(11.7)

где T a – кинетическая энергия частицы а , W a – энергия отделения ее от ядра С . Энергия возбуждения делится между А + а нуклонами составного ядра, и в среднем на один нуклон приходится

. (11.8)

Таким образом, у каждого из нуклонов в отдельности энергия недостаточна для вылета. В результате множества столкновений частица а «запутывается» в ядре и теряет свою индивидуальность. Лишь через время t р >> τ яд в результате случайного перераспределения энергии достаточное ее количество может сконцентрироваться на одном из нуклонов (или группе нуклонов). В этом случае нуклон (группа нуклонов) покидает составное ядро – происходит его распад.

Приближенно оценить среднее время жизни составного ядра С* можно следующим образом. Примем, что сразу после столкновения частиц имеет место распределение n квантов энергии возбуждения между f однонуклонными степенями свободы. Общее число возможных распределений равно

. (11.9)

Вывод формулы (11.9) можно проиллюстрировать следующей наглядной схемой: – распределение n квантов-крестиков по f ячейкам, отделенным друг от друга f минус однойчерточкой. Общее число перестановок (т.е. общее число состояний системы) всех крестиков и всех черточек равно (n + f – 1)! Однако перестановки только крестиков и только черточек, числа которых равны n ! и (f – 1)! соответственно, не приводят к новым состояниям. В результате истинное число состояний оказывается в n !(f – 1)! раз меньше.

Примем далее для простоты рассуждений, что реакция вылета нуклона происходит под действием частиц низкой энергии, так что E* ≈ W a . Тогда для протекания реакции необходимо сосредоточить все n квантов на одной степени свободы, Число состояний в этом случае просто равно f . Отношение w = f /g и будет определять вероятность вылета нуклона из составного ядра, т.е. реакции.

Энергия связи нуклона с ядром составляет в среднем около 8 МэВ. Величина кванта возбуждения – порядка 0,5 МэВ. Тогда n = 8 МэВ/0,5 МэВ = 16. Учитывая при этом, что в результате реакции наиболее вероятно отделение нуклона лишь с внешней оболочки, можно положить f ≈ n . Подставляя это в (11.9), найдем, что

Для n = 16 имеем w = 5∙10 –8 . Изменения состояния ядра происходят с частотой 1/τ яд , поэтому постоянная распада составного ядра λ С* = w /τ яд , а среднее время жизни τ С* = 1/ λ С* – порядка 10 –14 с. Таким образом, действительно τ С* >> τ яд .

Можно заметить, что составное ядро принципиально не отличается от радиоактивного ядра. Оно так же стремится потерять энергию за счет любого возможного в данных условиях процесса. Один из таких процессов (отрыв нуклона) уже рассматривался выше. Для составного ядра может существовать одновременно несколько каналов распада. Кроме того, переход в основное состояние может произойти в результате испускания γ-кванта (такую реакцию называют радиационным захватом ). Высвечивание ядром γ-квантов происходит под действием электромагнитных сил, т.е. в ядерном масштабе времени также достаточно медленно (через 10 –11 –10 –7 с – см. п. 9.3). Таким образом, реакции радиационного захвата также идут через составное ядро.

Сечение реакции, идущей через составное ядро, можно записать в виде

, (11.11)

где w b – вероятность распада составного ядра по каналу b , причем

Зависимость сечения ядерной реакции от кинетической энергии налетающих частиц называется функцией возбуждения .

Похожая информация.

Испускание элементарных частиц и тепловой энергии. Ядерные рии могут сопровождаться как выделением энергии так и ее поглощением. Колво энергии называется энергией рии это разность масс исходных и конечных ядер. Классификации по след признакам: L по энергии элемент частиц участвуют в ядерных рциях: при малых энергиях 1эВ рции на медленных нейтронах: рции на эл частицах средней энергии с заряж частиц электронов протонов ионов дейтонов =1МэВ; на частицах высокой энергии 103МэВ космические лучи частицы получают в ускорителях...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

45. Ядерные реакции и их классификация

Ядерные реакции - это процесс интенсивного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или с другом ядром, приводящих к превращению ядер. Испускание элементарных частиц и тепловой энергии. Взаимодействие реагирующих частиц возникает при сближении их до расстояния порядка 10~ 13 см благодаря действию ядерных сил. Наиболее распространения ядерная реакцией является, взаимодействуют легкой частицы, а с ядром X , в результирующего которого образ эл частица b и ядро Х. Ядерные р-ии могут сопровождаться как выделением энергии так и ее поглощением. Кол-во энергии называется энергией р-ии - это разность масс исходных и конечных ядер. Классификации по след признакам: L по энергии элемент частиц, участвуют в ядерных р-циях: при малых энергиях 1эВ - р-ции на медленных нейтронах: р-ции на эл частицах средней энергии с заряж частиц -электронов, протонов,ионов, дейтонов >=1МэВ; на частицах высокой энергии(~10 3 МэВ - космические лучи, частицы получают в ускорителях) по природе участвуют элемент частица нейтронах; на заряженных частицах; вызываемые у - квантами, по природе(массе) ядер участвуют в р-ции: на легких(А<50);средних (50<А<100);тяжелых(А>100). П o характеру превращений: р-радиоактивность; деление тяжелых ядер, цепная р-ция деления; синтез легких ядер в тяжелые, термоядерные р-ции.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
3041.		Ядерные силы	4.18 KB
	Получены из данных о рассеянии нуклонов на нуклонах а также из исследований свв атомных ядер связанных состояний нуклонов. имеется существенное притяжение которое и обеспечивает энергию связи нуклонов в ядрах порядка неск. Кроме того с увеличением числа нуклонов в ядре энергия связи на нуклон остается примерно постоянной а объем ядра растет пропорционально. Нейтронные звезды плотность энергии крой не зависит от полного числа нуклонов и составляет примерно 16 МэВ на нуклон [если пренебречь эл.
8005.		РЕАКЦИИ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ	120.3 KB
	Реакции гиперчувствительности I типа бывают системными и местными. Местные реакции зависят от места в которое попадет антиген и носят характер локализованного отека кожи кожная аллергия крапивница выделений из носа и конъюнктивы аллергический ринит и конъюнктивит сенной лихорадки бронхиальной астмы или аллергического гастроэнтерита пищевая аллергия. Реакции гиперчувствительности I типа анафилактические реакции Известно что реакции гиперчувствительности I...
2916.		ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ	14.33 KB
	Эти реакции обычно идут с выделением энергии поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее т. Избыточная суммарная энергия связи нуклонов при этом освобождается в виде кинетической энергии продуктов реакции. Название “термоядерные реакции†отражает тот факт что эти реакции идут при высоких температурах 107–108 К поскольку для слияния лёгкие ядра должны сблизиться до расстояний равных радиусу действия ядерных сил притяжения т.
3668.		Обратимые и необратимые реакции	24.08 KB
	Химическое равновесие Некоторые химические реакции могут протекать в двух взаимно противоположных направлениях. Такие реакции называются обратимыми. Обратимость химических реакций записывается следующим образом: А В  В При протекании химической реакции концентрации исходных веществ уменьшаются в соответствии с законом действия масс.
14693.		Окислительно - восстановительные реакции (ОВР)	87.39 KB
	Степень окисления – условный заряд атома в соединении вычисленный из предположения что оно состоит только из ионов. ─ степень окисления имеют атомы которые приняли электроны от других атомов или в их сторону смещены связующие электронные облака. степень окисления имеют атомы которые отдали свои электроны другим атомам.
524.		Защитные реакции организма	5.56 KB
	Защитные реакции организма Человек постоянно приспосабливается к изменяющимся условиям окружающей среды благодаря гомеостазу универсальному свойству сохранять и поддерживать стабильность работы различных систем организма в ответ на воздействия нарушающие эту стабильность. Любые физиологические физические химические или эмоциональные воздействия будь то температура воздуха изменение атмосферного давления или волнение могут служить поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия. Защитные приспособительные реакции...
12985.		Именные реакции и реактивы в неорганической химии	185.79 KB
	Всего известно более 1000 именных органических, неорганических и аналитических реакций. Их число продолжает увеличиваться, так как нет до сих пор общепринятой номенклатуры химических реакций. Название реакции по имени ее первооткрывателя дает возможность кратко передать смысл происходящего превращения.
14304.		Синтез п-нитробензоилазида и изучение его реакции с гепта(метоксикарбонил)циклогептатриенил анионом	314.46 KB
	Проблема низкой региоселективности была решена в группе Шарплесса путём использования комплексов CuI генерируемых in situ из более доступных солей CuII восстановлением под действием аскорбиновой кислоты схема 2 при этом наблюдается образование только региоизомера.
8333.		История развития вычислительной техники. Классификация компьютеров. Состав вычислительной системы. Аппаратное и программное обеспечение. Классификация служебных и прикладных программных средств	25.49 KB
	Состав вычислительной системы. Состав вычислительной системы Рассматривают аппаратную и программную конфигурацию т. Интерфейсы любой вычислительной системы можно условно разделить на последовательные и параллельные. Системный уровень переходный обеспечивающий взаимодействие прочих программ компьютерной системы как с программами базового уровня так и непосредственно с аппаратным обеспечением в частности с центральным процессором.
12050.		Набор реагентов для молекулярно-генетической диагностики моноклональных и поликлональных В-клеточных популяций лимфоцитов методом полимеразной цепной реакции (ЛИМФОКЛОН)	17.25 KB
	Создан набор реагентов для молекулярногенетической диагностики моноклональных и поликлональных Вклеточных популяций лимфоцитов методом полимеразной цепной реакции ЛИМФОКЛОН. Набор реагентов ЛИМФОКЛОН предназначен для дифференциальной диагностики моноклональных и поликлональных Вклеточных популяций лимфоцитов в биопсийном материале парафиновых срезах тканей методом полимеразной цепной реакции с детекцией продуктов амплификации методом вертикального электрофореза в акриламидном геле. Набор предназначен только для in vitro диагностики.

Существуют различные толкования термина ядерные реакции. В широком смысле ядерной реакцией называется любой процесс, начинающийся столкновением двух, редко нескольких, частиц (простых или сложных) и идущий, как правило, с участием сильных взаимодействий. Этому определению удовлетворяют и ядерные реакции в узком смысле этого слова, под которыми понимаются процессы, начинающиеся столкновением простой или сложной частицы (нуклон, а-частица, у-квант) с ядром. Отметим, что определению реакции удовлетворяет, как частный случай, и рассеяние частиц.1 Два примера ядерных реакций приведены ниже.

Исторически первая ядерная реакция (Резерфорд, 1919 г. - открытие протона):

Открытие нейтрона (Чедвик, 1932 г.):

Изучение ядерных реакций необходимо для получения информации о свойствах новых ядер и элементарных частиц, возбужденных состояний ядер и т.д. Не следует забывать, что в микромире из-за наличия квантовых закономерностей на частицу или ядро нельзя «посмотреть». Поэтому основным методом изучения микрообъектов является изучение их столкновений, т. е. ядерных реакций. В прикладном отношении ядерные реакции нужны для использования ядерной энергии, а также для получения искусственных радионуклидов.

Ядерные реакции могут происходить в естественных условиях (например, в недрах звезд или в космических лучах). Но их изучение обычно проводят в лабораторных условиях, на экспериментальных установках. Для осуществления ядерных реакций необходимо сблизить частицы или ядра с ядрами до расстояний порядка радиуса действия ядерных сил. Сближению заряженных частиц с ядрами препятствует кулоновский барьер. Поэтому для осуществления ядерных реакций на заряженных частицах используют ускорители , в которых частицы, разгоняясь в электрическом поле, приобретают энергию, необходимую для преодоления барьера. Иногда эта энергия сравнима с энергией покоя частицы или даже превышает ее: в этом случае движение описывается законами релятивистской механики. В обычных ускорителях (линейный ускоритель , циклотрон и т.п.) более тяжелая из двух сталкивающихся частиц, как правило, покоится, а более легкая па нес налетает. Покоящаяся частица называется мишенью {англ. - target). Налегающие, или бомбардирующие , частицы в русском языке специального названия не получили (в английском языке употребляется термин projectile - снаряд). В ускорителях на встречных пучках {коллайдерах) обе сталкивающиеся частицы движутся, так что разделение на мишень и пучок налетающих частиц теряет смысл.

Энергия заряженной частицы в реакции может быть и меньше высоты кулоновского барьера, как это было в классических опытах Дж. Коккрофта и Э. Уолтона, которые в 1932 г. осуществили искусственное расщепление ядер лития путем бомбардировки их ускоренными прогонами. В их опытах проникновение протона в ядро мишени происходило путем туннелирования через кулоновский потенциальный барьер (см. Лекцию 7). Вероятность такого процесса, разумеется, очень мала из-за малой прозрачности барьера.

Для символической записи ядерных реакций существует несколько способов, два из которых приведены ниже:

Совокупность сталкивающихся частиц в определенном квантовом состоянии (например, р и Li) называют входным каналом ядерной реакции. При столкновениях одних и тех же частиц (фиксированный входной канал) в общем случае могут появляться различные продукты реакции. Так, при столкновениях протонов с Li возможны реакции Li(р, 2а), Li(р, п) Be, 7 Li(/;, df Be и др. В этом случае говорят о конкурирующих процессах, или о множестве выходных каналов.

Часто ядерные реакции записывают в еще более короткой форме: (а, Ь) - т.е. указывая только легкие частицы и не указывая ядра, участвующие в реакции. Например, запись (/>, п) означает выбивание протоном нейтрона из какого- либо ядра, (п , у) - поглощение нейтрона ядром с испусканием у-кванта, и т.п.

Классификация ядерных реакций может быть проведена по следующим признакам:

I. По типу протекающего процесса

• 1) радиационный захват: (л, у), (р, у)
• 2) ядерный фотоэффект: (у, л), (у, р)
• 3) нуклон-нуклонные реакции:
  • а) выбивание нуклона или группы нуклонов (л,р), (р , а) и т.п.
  • б) «испарение» нуклонов (/?, 2л), (р , 2р) и т.п.
  • в) срыв (d , /?), (d, п) и подхват (р, d ), (л, d)
• 4) деление: (л, Д (р,Д О/,У)
• 5) синтез(слияние)
• 6) неупругое рассеяние: (л, л ’)
• 7) упругое рассеяние: (л, л)

//. По признаку выделения или поглощения энергии

• 1) экзотермические реакции
• 2) эндотермические реакции

III. По энергии бомбардирующих частиц

• 1) малых энергий (
• 2) средних энергий (1 кэВ-10 МэВ)
• 3) высоких энергий (> 10 МэВ)

IV. По массе бомбардируемых ядер

• 1) на легких ядрах {А 50)
• 2) на ядрах средних масс (50 А
• 3) на тяжелых ядрах (А > 100)

V По виду бомбардирующих частиц

• 1) на заряженных частицах (/;, с!,а и более тяжелые ионы)
• 2) на нейтронах
• 3) на фотонах (фотоядерные реакции)

• При упругом рассеянии частицы нс претерпевают каких-либо внутренних изменений, и нс появляетсяновых частиц. Имеет место лишь перераспределение энергии и импульса между ними. При неупругомрассеянии наряду с таким обменом происходит изменение внутреннего состояния хотя бы одной изчастиц.
• Об ускорителях заряженных частиц см. Лекцию 15.
• d - принятый символ для дейтрона, ядра атома дейтерия.

Ядерные реакции - это превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами (в том числе и с у-квантами) или друг с другом. Наиболее распространенным видом ядерной реакции является реакция, записываемая символически следующим образом:

где X и У - исходное и конечное ядра, а и Ь - бомбардирующая и испускаемая (или испускаемые) в ядерной реакции частицы.

В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения зарядовых и массовых чисел: сумма зарядовых (массовых ) чисел ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядовых (массовых) чисел конечных продуктов (ядер и частиц) реакции . Выполняются также законы сохранения энергии, импульса и момента импульса.

В отличие от радиоактивного распада, который протекает всегда с выделением энергии, ядерные реакции могут быть как экзотермическими (с выделением энергии), так и эндотермическими (с поглощением энергии).

Важную роль в объяснении механизма многих ядерных реакций сыграло предположение Н. Бора (1936) о том, что ядерные реакции протекают в две стадии по следующей схеме:

Первая стадия - это захват ядром X частицы а, приблизившейся к нему на расстояние действия ядерных сил (примерно 2 10 15 м), и образование промежуточного ядра С, называемого составным (или компаунд-ядром). Энергия влетевшей в ядро частицы быстро распределяется между нуклонами составного ядра, в результате чего оно оказывается в возбужденном состоянии. При столкновении нуклонов составного ядра один из нуклонов (или их комбинация, например дейтрон - ядро тяжелого изотопа водорода - дейтерия, содержащее один протон и один нейтрон) или сх-частица может получить энергию, достаточную для вылета из ядра. В результате возможна вторая стадия ядерной реакции - распад составного ядра на ядро У и частицу Ь.

Классификация ядерных реакций

По роду участвующих в реакциях частиц:

• реакции под действием нейтронов;
• реакции под действием заряженных частиц (например, протонов, (Х-частиц).

По энергии вызывающих реакции частиц:

• реакции при малых энергиях (порядка эВ), происходящие в основном с участием нейтронов;
• реакции при средних энергиях (несколько МэВ), происходящие с участием уквантов и заряженных частиц;
• реакции при высоких энергиях (сотни и тысячи МэВ), приводящие к рождению отсутствующих в свободном состоянии элементарных частиц и имеющие большое значение для их изучения.

По роду участвующих в реакциях ядер:

• реакции на легких ядрах (А 50);
• реакции на средних ядрах (50 А
• реакции на тяжелых ядрах (А > 150).

По характеру происходящих ядерных превращений:

• реакции с испусканием нейтронов;
• реакции с испусканием заряженных частиц. Первая в истории ядерная реакция (Резерфорд; 1919)