A következő magreakció ment végbe 27 18. Nukleáris reakciók (feladatok). Mi a nukleáris kötőenergia

Elmélet: A nukleáris reakciók betartják a tömeg és a töltés megmaradásának törvényeit.
A reakció előtti össztömeg egyenlő a reakció utáni össztömeggel, a reakció előtti teljes töltés egyenlő a reakció utáni teljes töltéssel.
Például:
Az izotópok egy adott kémiai elem fajtái, amelyek atommagjuk tömegében különböznek egymástól. azok. A tömegszámok eltérőek, de a töltésszámok ugyanazok.

Az ábra az urán-238 ólom-206-té való átalakulásának láncát mutatja. Az ábra adatai alapján válasszon ki két helyeset a javasolt állításlistából. Adja meg a számukat.

1) Az urán-238 stabil ólom-206-tá való átalakulásának láncában hat héliummag szabadul fel.
2) A polónium-214 felezési ideje a legrövidebb a radioaktív átalakulások bemutatott láncában.
3) A 206 atomtömegű ólom spontán alfa-bomláson megy keresztül.
4) Az urán-234 az urán-238-cal ellentétben stabil elem.
5) A bizmut-210 spontán átalakulását polónium-210-vé egy elektron emisszió kíséri.
Megoldás: 1) Az urán-238 stabil ólom-206-tá való átalakulásának láncában nem hat, hanem nyolc héliummag szabadul fel.
2) A polónium-214 felezési ideje a legrövidebb a radioaktív átalakulások bemutatott láncában. A diagram azt mutatja, hogy a polónium-214 esetében a legrövidebb az idő
3) A 206 atomtömegű ólom nem esik spontán alfa-bomláson, stabil.
4) Az urán-234 az urán-238-cal ellentétben nem stabil elem.
5) A bizmut-210 spontán átalakulását polónium-210-vé egy elektron emisszió kíséri. Mert egy béta részecske szabadult fel.
Válasz: 25
OGE-feladat fizikából (fipi): Milyen X részecske szabadult fel a reakció eredményeként?

Megoldás: tömeg a reakció előtt 14 + 4 = 18 amu, töltés 7e + 2e = 9e, ahhoz, hogy a tömeg és a töltés megmaradásának törvénye teljesüljön, az X részecskének 18 - 17 = 1 amu-nak kell lennie. és 9e - 8e = 1e, ezért az X részecske proton.
Válasz: 4
OGE-feladat fizikából (fipi): A tórium magból rádium mag lett. Milyen részecskét bocsátott ki a tóriummag?

3) alfa részecske
4) β-részecske
Megoldás: A tömeg 4-gyel, a töltés 2-vel változott, ezért a tóriummag alfa-részecskét bocsátott ki.
Válasz: 3
OGE-feladat fizikából (fipi):

1) alfa részecske
2) elektron

Megoldás: A tömeg és a töltés megmaradásának törvényét felhasználva azt látjuk, hogy az elem tömege 4, a töltése pedig 2, tehát alfa-részecske.
Válasz: 1
OGE-feladat fizikából (fipi):

1) alfa részecske
2) elektron

Megoldás: A tömeg és a töltés megmaradásának törvényét felhasználva azt látjuk, hogy az elem tömege 1, a töltése pedig 0, tehát neutron.
Válasz: 4
OGE-feladat fizikából (fipi):

3) elektron
4) alfa részecske
Megoldás: A gamma részecskének nincs se tömege, se töltése, ezért az ismeretlen részecske tömege és töltése 1, az ismeretlen részecske proton.
Válasz: 1
Amikor egy neutront befog egy atommag, radioaktív izotóp képződik. Ezen nukleáris átalakulás során bocsát ki

4) elektron
Megoldás:Írjuk fel a rögzítési reakciót
+ -> + ? .
A tömeg és a töltés megmaradásának törvényét felhasználva azt látjuk, hogy az ismeretlen elem tömege 4, a töltése pedig 2, tehát alfa részecske.

1. Soroljon fel néhány olyan magreakciót, amelyben a 8Be izotóp képződhet!

2. Mekkora minimális kinetikus energiával kell rendelkeznie a laboratóriumi rendszerben Tmin egy neutronnak ahhoz, hogy a 16 O(n,α) 13 C reakció lehetséges legyen?

3. A 6 Li(d,α) 4 He reakció endoterm vagy exoterm? A magok fajlagos kötési energiái MeV-ben a következők: ε(d) = 1,11; e() = 7,08; ε(6 Li) = 5,33.

4. Határozza meg a T pórusok küszöbértékeit 12 C-os fotohasítási reakciókhoz.

γ + 12 C → 11 C + n
γ + 12 C → 11 V + r
γ + 14 C → 12 C + n + n

5. Határozzuk meg a reakcióküszöböket: 7 Li(p,α) 4 He és 7 Li(p,γ) 8 Be.

6. Határozza meg, mekkora minimális energiával kell rendelkeznie egy protonnak ahhoz, hogy a p + d → p + p + n reakció lehetséges legyen. Tömegfeleslegek adottak. Δ(1H) = 7,289 MeV, Δ(2H) = 13,136 MeV,
Δ(n) = 8,071 MeV.

7. Lehetséges reakciók:

α + 7 Li → 10 B + n;
α + 12 C → 14 N + d

T = 10 MeV mozgási energiájú α-részecskék hatására?

8. Azonosítsa az X részecskét és számítsa ki a Q reakcióenergiákat a következő esetekben:

1. 35 Cl + X → 32 S + α;	4. 23 Na + p → 20 Ne + X;
2. 10 B + X→ 7 Li + α;	5. 23 Na + d → 24 Mg + X;
3. 7 Li + X → 7 Be + n;	6. 23 Na + d→ 24 Na + X.

9. Mekkora minimális Tmin energiával kell rendelkeznie egy deuteronnak ahhoz, hogy 10 B atommagon rugalmatlan szórással Eexc = 1,75 MeV energiájú állapotot gerjesztsen?

10. Számítsa ki a reakcióküszöböt: 14 N + α→ 17 O + p, két esetben, ha a beeső részecske:
1) α-részecske,
2) 14 N atommag A reakcióenergia Q = 1,18 MeV. Magyarázza meg az eredményt.

1. d(p,γ) 3 He;	5. 32S(y,p)31P;
2. d(d, 3 He)n;	6. 32 (y,n) 31 S;
3. 7 Li(p,n) 7 Be;	7. 32S(γ,α)28Si;
4. 3 He(α,γ) 7 Be;	8. 4 He(α,p) 7 Li;

12. Milyen atommagok keletkezhetnek reakciók eredményeként: 1) 10 MeV energiájú protonok 7 Li célponton; 2) 7 Li atommag 10 MeV energiával egy hidrogén célponton?

13. A 7 LI atommag befog egy lassú neutront és γ-kvantumot bocsát ki. Mekkora a γ-kvantum energiája?

14. Határozza meg laboratóriumi rendszerben a reakcióban a neutronenergia küszöbértékén kialakuló 9 Be atommag mozgási energiáját 12 C(n,α) 9 Be!

15. Természetes bórcélpont besugárzásakor 20,4 perc és 0,024 s felezési idejű radioaktív izotópok megjelenését figyelték meg. Milyen izotópok keletkeztek? Milyen reakciók vezettek ezeknek az izotópoknak a kialakulásához?

16. A természetes bórcélpontot protonokkal bombázzák. A besugárzás befejezése után a részecskedetektor 100 Bq aktivitást regisztrált. 40 perc elteltével a minta aktivitása ~25 Bq-ra csökkent. Mi a tevékenység forrása? Milyen nukleáris reakció történik?

17. Egy T = 10 MeV kinetikus energiájú α-részecske rugalmas frontális ütközést tapasztal egy 12 C-os atommaggal. Határozza meg a kinetikus energiát lóerőben. 12 C T C magok ütközés után.

18. Határozzuk meg a reakcióban keletkező 7 Be atommag maximális és minimális energiáját!
7 Li(p,n) 7 Be (Q = -1,65 MeV) T p = 5 MeV energiájú gyorsított protonok hatására.

19. -A θ rugalmatlan = 30 0 szögben kibocsátott részecskék a rugalmatlan szórási reakció eredményeként a 12 C atommag állapotának gerjesztésével E exc = 4,44 MeV energiával azonos energiával rendelkeznek LE-ben, mint az ugyanazon rugalmasan szórt részecskék mag α- részecskék θ szögben kontroll = 45 0. Határozza meg a céltárgyra eső α-részecskék energiáját!

20. A T = 5 MeV energiájú α-részecskék kölcsönhatásba lépnek az álló 7 Li atommaggal. Határozza meg a 7 Li(α,n) 10 B neutron p α és 10 B p Be atom reakció eredményeként keletkező S.C.I.

21. A 32S(α,p)35Cl reakció segítségével a 35Cl alacsonyan fekvő gerjesztett állapotait (1,219; 1,763; 2,646; 2,694; 3,003; 3,163 MeV) vizsgáljuk. Az alábbi állapotok közül melyiket gerjeszti 5,0 MeV energiájú α-részecskék nyalábja? Határozza meg a protonok energiáit, amelyek ebben a reakcióban 0 0 és 90 0 szögben E = 5,0 MeV mellett figyelhetők meg.

22. Az impulzusdiagram segítségével kapja meg a szögek közötti összefüggést LE-ben. és s.c.i.

23. A T a = 5 MeV kinetikus energiájú proton egy 1 H atommagba ütközik, és rugalmasan szóródik rajta. Határozzuk meg az 1 N visszarúgási atommag T B energiáját és θ B szórási szögét, ha a protonszórási szög θ b = 30 0!

24. A t(d,n)α reakciót széles körben alkalmazzák neutronok előállítására. Határozza meg a 90 0 -os szögben kibocsátott T n neutronok energiáját neutrongenerátorban T d = 0,2 MeV energiára gyorsított deuteronok segítségével!

25. A neutronok előállításához a 7 Li(p,n) 7 Be reakciót használjuk. Protonenergia T p = 5 MeV. A kísérlethez T n = 1,75 MeV energiájú neutronokra van szükség. A protonsugár irányához képest milyen θ n szögben bocsátanak ki ilyen energiájú neutronokat? Mekkora lesz a ΔT neutronenergiák eloszlása, ha a célponttól 10 cm távolságra elhelyezett 1 cm-es kollimátorral izoláljuk őket.

26. Határozzuk meg a 27 Al(,t) 28 Si reakcióban képződő trícium l t keringési nyomatékát, ha a beeső α részecske keringési nyomatéka l α = 0!

27. Egy proton mekkora relatív orbitális szögimpulzusa mellett lehetséges a p + 7 Li → 8 Be * → α + α magreakció?

28. Milyen l p pályanyomatékkal bocsáthatók ki protonok a 12 C(,p) 11 B reakcióban, ha: 1) a végső mag alapállapotban keletkezik, és egy E2 foton elnyelődik; 2) a végső mag 1/2 + állapotban keletkezik, és az M1 foton elnyelődik; 3) a végső mag alapállapotban keletkezik, és az E1 foton elnyelődik?

29. Egy -kvantum atommag általi elnyelése eredményeként l n = 2 pályamomentumú neutron bocsát ki. Határozza meg a -kvantum multipólusát, ha a végső atommag alapállapotban keletkezik!

30. A 12 C atommag elnyel egy γ-kvantumot, aminek eredményeként l = 1 pályamomentumú protont bocsát ki. Határozza meg az elnyelt γ-kvantum multipólusát, ha a végső mag alapállapotban jön létre?

31. Határozza meg a deuteron l d pályamomentuma a felvételi reakcióban 15 N(n,d) 14 C, ha a neutron l n = 0 pályamomentuma!

33. A 40 Ca atommag elnyeli az E1 γ-kvantumot. Milyen egyrészecskés átmenetek lehetségesek?

34. A 12 C atommag elnyeli az E1 γ-kvantumot. Milyen egyrészecskés átmenetek lehetségesek?

35. Gerjeszthető-e J P = 2 +, I = 1 jellemzőkkel rendelkező állapot a deuteronok rugalmatlan szóródásának reakciójában 10 V-os atommagon?

36. Számítsa ki egy 3 MeV energiájú részecske szórási keresztmetszetét a 238 U atommag Coulomb-mezőjében a 150 0 és 170 0 közötti szögtartományban!

37. A d = 0,1 mm vastagságú aranylemezt N 0 = 10 3 részecske/s intenzitású α-részecskék sugárral sugározzák be. A -részecskék kinetikus energiája T = 5 MeV. Hány α-részecske esik egy egységnyi térszögre másodpercenként egy = 170 0 szögben elhelyezkedő detektorra? Az arany sűrűsége ρ = 19,3 g/cm3.

38. A T = 10 MeV energiájú α-részecskék kollimált nyalábja merőlegesen esik a δ = 1 mg/cm 2 vastagságú rézfóliára. A = 30 szögben szórt részecskéket egy S = 1 cm 2 területű detektor érzékeli, amely l = 20 cm távolságra van a célponttól. A szórt α részecskék teljes számának mekkora hányadát rögzíti a detektor?

39. A reakció vizsgálatakor 27 Al(p,d) 26 Al protonok hatására T p = 62 MeV energiájú deuteron spektrumban, térszögdetektorral θ d = 90 szögben mérve
dΩ = 2·10 -4 sr, T d = 45,3 energiájú csúcsokat figyeltünk meg; 44,32; 40,91 MeV. A δ = 5 mg/cm2 vastagságú célpontra beeső protonok össztöltése q = 2,19 mC, ezekben a csúcsokban az N számok száma 5180, 1100 és 4570 volt. Határozza meg a 26 Al atommag szintjének energiáit, amelyek gerjesztését ebben a reakcióban figyelték meg! Számítsa ki ezen folyamatok dσ/dΩ differenciális keresztmetszeteit!

40. A 32 S(γ,p) 31 P reakció integrálkeresztmetszete a végső 31 P atommag alapállapotban 18 MeV-nak megfelelő beeső γ-kvantumok energiájával 4 mb. Becsülje meg a 31 P(p,γ) 32 S fordított reakció integrálkeresztmetszetének értékét, amely a 32 S atommag azonos gerjesztési energiájának felel meg, mint a 32 S(γ,p) 31 P reakcióban. hogy ez a gerjesztés az alapállapotba való γ átmenet miatt megszűnik.

41. Számítsa ki annak a J neutronnyalábnak az intenzitását, amellyel egy d = 0,1 cm vastagságú 55 Mn lemezt sugároztak be t act = 15 percre, ha t hideg = 150 perccel a besugárzás befejezése után, I aktivitása 2100 Bq volt. Az 56 Mn felezési ideje 2,58 óra, az aktivációs keresztmetszete σ = 0,48 b, a lemezanyag sűrűsége ρ = 7,42 g/cm3.

42. A differenciális reakciókeresztmetszet dσ/dΩ 90 0 -os szögben 10 mb/sr. Számítsa ki az integrálkeresztmetszet értékét, ha a differenciális keresztmetszet szögfüggése 1+2sinθ alakú!

43. A lassú (T n 1 keV) neutronok szóródása a magon izotróp. Mivel magyarázható ez a tény?

44. Határozzuk meg egy olyan összetett mag gerjesztési energiáját, amely akkor keletkezik, amikor egy T = 7 MeV energiájú α-részecskét egy álló 10 V-os atommag megfog.

45. A 27 Al (α,р) 30 Si reakció keresztmetszetében a maximumok a T 3,95 α-részecskeenergiáknál figyelhetők meg; 4,84 és 6,57 MeV. Határozza meg a keresztmetszet maximumainak megfelelő összetett mag gerjesztési energiáit!

46. Milyen orbitális lendülettel szóródhatnak a Тр = 2 MeV protonok a 112 Sn atommagon?

47. Becsülje meg a T n = 1 eV kinetikus energiájú neutronok és a 197 Au arany atommagok kölcsönhatása során kialakuló összetett atommag keresztmetszetét.

48. Becsülje meg a T n = 30 MeV kinetikus energiájú neutronok 197 Au arany atommagokkal való kölcsönhatása során keletkező összetett atommag keresztmetszetét.

Szakaszok: Fizika

Osztály: 11

Az óra céljai: megismertetni a hallgatókkal a magreakciókat, az atommagok változási folyamatait, egyes magok átalakulását mikrorészecskék hatására. Hangsúlyozzuk, hogy ezek semmiképpen sem az elemek atomjainak összekapcsolásának és elválasztásának kémiai reakciói, amelyek csak az elektronikus héjakat érintik, hanem az atommagok nukleonrendszerekké való átstrukturálása, egyes kémiai elemek átalakulása másokká.

Az órát 21 diából álló bemutató kíséri (melléklet).

Az órák alatt

Ismétlés

1. Milyen összetételűek az atommagok?

NUCLEUS (atomi)- ez az atom pozitív töltésű központi része, amelyben tömegének 99,96%-a koncentrálódik. Az atommag sugara ~10-15 m, ami körülbelül százezerszer kisebb, mint a teljes atom sugara, amelyet elektronhéjának mérete határoz meg.

Az atommag protonokból és neutronokból áll. Teljes számukat a magban betűvel jelöljük Aés tömegszámnak nevezzük. A protonok száma az atommagban Z meghatározza az atommag elektromos töltését, és egybeesik az elem rendszámával az elemek periódusos rendszerében D.I. Mengyelejev. Az atommagban lévő neutronok számát úgy határozhatjuk meg, mint az atommag tömegszáma és a benne lévő protonok száma közötti különbséget. A tömegszám az atommagban lévő nukleonok száma.

2. Hogyan magyarázható az atommagok stabilitása?

NUKLEÁRIS ERŐK az atommagban lévő nukleonok kölcsönhatásának mértéke. Ezek az erők tartják a hasonló töltésű protonokat az atommagban, megakadályozva, hogy szétszóródjanak az elektromos taszító erők hatására.

3. Nevezze meg a nukleáris erők tulajdonságait!

Az atomerők számos sajátos tulajdonsággal rendelkeznek:

4. Mekkora az atommag kötési energiája?

AZ ATOMMAG KETŐENERGIÁJA az a minimális energia, amely egy atommag egyes nukleonokra történő teljes felosztásához szükséges. A nukleonok (protonok és neutronok) tömegének és a belőlük álló atommag tömegének a vákuumban mért fénysebesség négyzetével megszorzott összege közötti különbség a nukleonok kötési energiája az atommagban. Az egy nukleonra jutó kötési energiát fajlagos kötési energiának nevezzük.

5. Miért nem egyenlő az atommag tömege a benne lévő protonok és neutronok tömegének összegével?

Ha nukleonokból atommag keletkezik, az atommag energiája csökken, ami tömegcsökkenéssel jár, vagyis a mag tömegének kisebbnek kell lennie, mint az ezt az atommagot alkotó egyes nukleonok tömegeinek összege.

6. Mi a radioaktivitás?

Új anyagok tanulása.

NUKLEÁRIS REAKCIÓ az atommag és egy másik atommag vagy elemi részecskék közötti kölcsönhatás folyamata, amelyet az A (a, b) B vagy A + a → B + b összetételének és szerkezetének megváltozása kísér.

Mi a hasonlóság és a különbség a nukleáris reakciók és a radioaktív bomlás között?

Közös vonás nukleáris reakció és radioaktív bomlás az egyik atommag átalakulása egy másik atommaggá.

De radioaktív bomlás történik spontán módon, külső hatás nélkül, és nukleáris reakció hívott befolyás bombázó részecske.

A nukleáris reakciók típusai:

egy összetett mag kialakulásának szakaszán keresztül;
közvetlen magreakció (10 MeV-nál nagyobb energia);
különböző részecskék hatására: protonok, neutronok, ...;
nukleáris szintézis;
nukleáris maghasadás;
energiaelnyeléssel és energiafelszabadítással.

Az első nukleáris reakciót E. Rutherford hajtotta végre 1919-ben a nukleáris bomlástermékekben lévő protonok kimutatására irányuló kísérletekkel. Rutherford alfa-részecskékkel bombázta a nitrogénatomokat. Amikor a részecskék összeütköztek, magreakció ment végbe, a következő séma szerint:
14 7 N + 4 2 Ő → 17 8 O + 1 1 H

A magreakciók feltételei

A pozitív töltésű részecske hatása alatti nukleáris reakció végrehajtásához szükséges, hogy a részecske kinetikus energiája elegendő legyen a Coulomb taszító erők hatásának leküzdéséhez. A töltetlen részecskék, például a neutronok tetszőlegesen alacsony kinetikus energiával tudnak behatolni az atommagokba. Nukleáris reakciók akkor léphetnek fel, amikor az atomokat gyors töltésű részecskékkel (protonokkal, neutronokkal, α-részecskékkel, ionokkal) bombázzák.

Az atomok gyors töltésű részecskékkel történő bombázásának első reakcióját 1932-ben egy gyorsítóval előállított nagy energiájú protonok segítségével hajtották végre:
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 Ő + 4 2 Ő

A gyakorlati felhasználás szempontjából azonban a legérdekesebbek azok a reakciók, amelyek az atommagok és a neutronok kölcsönhatása során lépnek fel. Mivel a neutronoknak nincs töltésük, könnyen áthatolhatnak az atommagokon, és átalakulhatnak. A kiváló olasz fizikus, E. Fermi volt az első, aki a neutronok által kiváltott reakciókat vizsgálta. Felfedezte, hogy a nukleáris átalakulásokat nemcsak gyors, hanem lassú, termikus sebességgel mozgó neutronok is okozzák.

Befolyás alatt nukleáris reakció végrehajtására pozitív töltésű részecskék szükségesek a részecske mozgási energiával rendelkezett, elegendő ahhoz a Coulomb-taszító erők hatásának leküzdése. A töltetlen részecskék, például a neutronok tetszőlegesen alacsony kinetikus energiával tudnak behatolni az atommagokba.

Töltött részecskegyorsítók(diáküzenet)

A mikrokozmosz titkaiba való behatolásra az ember feltalálta a mikroszkópot. Idővel világossá vált, hogy az optikai mikroszkópok képességei nagyon korlátozottak - nem teszik lehetővé az atomok mélyére való „nézni”. Erre a célra nem a fénysugarak, hanem a töltött részecskék nyalábjai bizonyultak alkalmasabbnak. Így E. Rutherford híres kísérleteiben radioaktív gyógyszerek által kibocsátott α-részecskék áramlását használták. A természetes részecskeforrások (radioaktív anyagok) azonban nagyon alacsony intenzitású nyalábokat hoznak létre, a részecskék energiája viszonylag alacsony, ráadásul ezek a források ellenőrizhetetlenek. Ezért felmerült a gyorsított töltésű részecskék mesterséges forrásainak létrehozása. Ide tartoznak különösen az elektronmikroszkópok, amelyek 10 5 eV nagyságrendű energiájú elektronnyalábokat használnak.

A 20. század 30-as éveinek elején jelentek meg az első töltött részecskegyorsítók. Ezekben a létesítményekben a töltött részecskék (elektronok vagy protonok), amelyek elektromos és mágneses mezők hatására vákuumban mozognak, nagy energiaellátást szereznek (gyorsulnak). Minél nagyobb egy részecske energiája, annál rövidebb a hullámhossza, így az ilyen részecskék alkalmasabbak mikroobjektumok „szondázására”. Ugyanakkor a részecske energiájának növekedésével a részecskék általa okozott interkonverzióinak száma növekszik, ami új elemi részecskék születéséhez vezet. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az atomok és az elemi részecskék világába való behatolás nem olcsó. Minél nagyobb a felgyorsított részecskék végső energiája, annál összetettebbek és nagyobbak a gyorsítók; méretük több kilométert is elérhet. A meglévő gyorsítókkal több MeV-tól több száz GeV-ig terjedő energiájú töltött részecskék nyalábjait lehet előállítani. A részecskenyalábok intenzitása eléri a 10 15 – 10 16 részecskét másodpercenként; ebben az esetben a sugár csak néhány négyzetmilliméter területű célpontra fókuszálható. A protonokat és az elektronokat leggyakrabban gyorsított részecskékként használják.

A legerősebb és legdrágább gyorsítókat tisztán tudományos célokra építik - új részecskék beszerzésére és tanulmányozására, a részecskék interkonverziójának tanulmányozására. A viszonylag alacsony energiájú gyorsítókat széles körben alkalmazzák az orvostudományban és a technológiában - rákos betegek kezelésére, radioaktív izotópok előállítására, polimer anyagok tulajdonságainak javítására és sok más célra.

A különböző típusú gyorsítók négy csoportra oszthatók: közvetlen gyorsítók, lineáris gyorsítók, ciklikus gyorsítók, ütközőnyalábú gyorsítók.

Hol vannak a gyorsítók? BAN BEN Dubna(Joint Institute for Nuclear Research) V. I. Veksler vezetésével 1957-ben egy szinkronfazotront építettek. BAN BEN Szerpuhov– szinkrofazotron, mágneses térben elhelyezkedő gyűrű alakú vákuumkamrájának hossza 1,5 km; proton energia 76 GeV. BAN BEN Novoszibirszk(Nuclear Physics Intézet) G. I. Budker vezetésével összeütköző elektron-elektron és elektron-pozitron nyalábokat (700 MeV és 7 GeV nyalábokat) helyeztek üzembe. BAN BEN Európa (CERN, Svájc – Franciaország) a gyorsítók 30 GeV-os ütköző protonsugarakkal és 270 GeV-os proton-antiproton nyalábokkal működnek. Jelenleg a nagy hadronütköztető (LHC) építése során Svájc és Franciaország határán az építési munka egyik kulcsfontosságú szakasza – a részecskegyorsító szupravezető mágneseinek felszerelése – befejeződött.

Az ütközőt egy 26 650 méter kerületű alagútban építik, mintegy száz méter mélységben. Az ütközőben az első próbaütközéseket 2007 novemberében tervezték végrehajtani, de a próbamunka során bekövetkezett egyik mágnes meghibásodása némi késést fog okozni a telepítés üzembe helyezésének ütemezésében. A Large Hadron Collider elemi részecskék keresésére és tanulmányozására szolgál. A piacra dobást követően az LHC a világ legerősebb részecskegyorsítója lesz, amely közel nagyságrenddel megelőzi legközelebbi versenytársait. A Nagy Hadronütköztető tudományos komplexumának építése több mint 15 éve folyik. A világ 500 tudományos központjából több mint 10 ezer ember vesz részt ebben a munkában.

A nukleáris reakciókat energia átalakulások kísérik. Energia kibocsátás A magreakciót mennyiségnek nevezzük:
K = (M A+ M B – M C – M D) c 2 = Δ Mc 2 hol M A és M B – kezdeti termékek tömegei, M C és M D – végső reakciótermékek tömegei. Δ érték M hívott tömeghiba. Nukleáris reakciók léphetnek fel a ( K> 0) vagy energiaelnyeléssel ( K < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |K|, amelyet úgy hívnak reakcióküszöb.

Annak érdekében, hogy egy nukleáris reakció pozitív energiakibocsátással rendelkezzen, fajlagos kötési energia A kiindulási termékek magjaiban lévő nukleonoknak kisebbnek kell lenniük, mint a végtermékek magjaiban lévő nukleonok fajlagos kötési energiája. Ez azt jelenti, hogy a Δ érték M pozitívnak kell lennie.

A magreakciók mechanizmusa

A nukleáris reakció két szakasza:

részecske abszorpciója egy magban és gerjesztett mag kialakulása. Az energia az atommag összes nukleonja között oszlik el, mindegyik kevesebb energiával rendelkezik, mint a fajlagos kötési energia, és nem tudnak áthatolni a magon. A nukleonok energiát cserélnek egymással, és egyikük vagy nukleonok egy csoportja elegendő energiát tud koncentrálni ahhoz, hogy legyőzze a nukleáris kötőerőt és kiszabaduljon az atommagból.
A részecskék mag általi kibocsátása hasonlóan történik, mint egy molekula egy csepp folyadék felszínéről való elpárolgása. Az elsődleges részecske mag általi abszorpciójának pillanatától a másodlagos részecske kibocsátásának pillanatáig eltelt idő körülbelül 10-12 s.

A nukleáris reakciók természetvédelmi törvényei

A magreakciók során számos természetvédelmi törvények: impulzus, energia, szögimpulzus, töltés. E klasszikus törvények mellett a magreakciókban a megmaradás törvénye az ún barion töltet(azaz a nukleonok - protonok és neutronok - száma). Számos más, a mag- és részecskefizikára jellemző természetvédelmi törvény is érvényes.

Mi az a nukleáris reakció?
Mi a különbség a nukleáris reakció és a kémiai reakció között?
Miért repülnek szét a kialakult héliummagok ellentétes irányba?
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 Ő + 4 2 Ő
Az α részecske kibocsátásának reakciója magreakció?
Fejezze be a nukleáris reakciókat:
- 9 4 Be + 1 1 H → 10 5 B + ?
- 14 7 N + ? → 14 6 C + 1 1 p
- 14 7 N + 4 2 Ő → ? + 1 1 H
- 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + ? (1934 Irene Curie és Frederic Joliot-Curie megszerezte a foszfor radioaktív izotópját)
- ? + 4 2 Ő → 30 14 Si + 1 1 p
Határozza meg a magreakció energiakibocsátását!
14 7 N + 4 2 Ő → 17 8 O + 1 1 H
Egy nitrogénatom tömege 14,003074 amu, egy oxigénatom 16,999133 amu, egy hélium atomé 4,002603 amu, egy hidrogénatomé 1,007825 amu.