Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?

Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?

Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?Теперь мы возвращаемся к вопросу о том, а как же микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов, потому что должны они как то зависеть, уж слишком энергия меняется, на 8 порядков, от миллионов электронвольт до сотых долей эВ. И вот впервые открытие )это и зафиксировано как открытие) сделал итальянский физик Энрико Ферми, который изучал взаимодействие нейтронов с ядрами, с точки зрения наведенной радиоактивности. Т.е. он на самом деле изучал, потому что когда был открыт нейтрон, в 1934 г., научились делать источники нейтронов, ну вот обнаружили, что если радий прежде всего радий, ну, который в природе из урана добывается, смешать с бериллием, так вот, было обнаружено, что эта смесь дает какое-то новое излучение и определили, что это нейтральные частицы – так был открыт нейтрон. И через какое-то время там было открыть – стали изучать взаимодействие этих нейтронов со всеми элементами периодической системы Менделеева, но поскольку уже к тому времени радий был открыт, радиоактивность была открыта, были детекторы излучения, счетчики Гейгера, которые позволяли считать. Было открыто явление искусственной радиоактивности Беккерелем. Что вот если рядом с источником нейтронов положить какое-то вещество на какое-то время, а потом это вещество стабильное, нерадиоактивное, и потом положить его на счетчик, то оказывалось, счетчик начинал считать и оказалось, что это вещество стало радиоактивным. После облучения  нейтронами. Это вот открытие было сврего рода. Причем одни элементы химические становились радиоактивными, на другие никак это не влияло. Ну вот Ферми стал изучать. Сегодня мы знаем, в каких случаях допустим, это не влияет. Не влияет это в тех случаях, если при захвате нейтрона появляется изотоп на 1 нейтрон больше, но стабильный, нерадиоактивный. Ну вот мы с вами рассматривали пример – водород. Вот водород, когда захватывает нейтрон, что получается? Дейтерий, ядро водорода, но тяжелого, в котором 1 протон, но дейтерий стабильный, он в природе встречается, поэтому вот он облучал водород – никакого влияния, кислород тоже облучал, вот, допустим, 16О, тепловые там нейтроны, ничего там не было. А вот на других элементах – натрий там облучает – начинает щелкать счетчик и т.д.

Схема его опытов была очень простая. Вот был источник нейтронов S, вот сюда он подносил какой-то образец, облучал какое-то время, а здесь у него был детектор нейтронов  D, счетчик, вот сюда он образец клал и определял, ну в каких-то единицах, условно, радиоактивность. Золото, натрий, медь – т.е. очень много химических элементов обнаруживали вот эту искусственную или, по-другому, наведенную или индуцированную радиоактивность под воздействием нейтронов. Если вы в реактор в какой-то канал сунете какую-то железяку, через какое-то время она станет радиоактивной. А вот есть вещества – сунете и не будут радиоактивными. Вот надо знать, в какой мере, какие элементы и изотопы становятся радиоактивными. Так вот, Ферми сделал, почему ему пришло в голову совершенно не понятно сегодня, открытия они все непонятно      , но вот он вот так вот сначала опыт сделал, а потом между вот этим источником, а это был источник быстрых нейтронов, надо сказать, вот сюда поставил лист парафина. Парафин – это водородсодержащее вещество, углеводород. Облучил этот образец, то же самое время, и поставил снова под счетчик. И к его изумлению, вдруг оказалось, что в 100 раз выросла наведенная радиоактивность. В 100 раз выросла. Вот ничего, как говорится, не делал, казалось, поставил препятствие здесь для нейтронов, а наведенная радиоактивность увеличилась в 100 раз.

Вопрос – тепловые, наверное, получились.

  Совершенно верно, но ведь он то не знал этого. Вот именно он то и открыл это – и это открытие зафиксировано – что сечение взаимодействия деления, захвата, т.е. очень Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?многие сечения, не все – но очень много сечений резко увеличивают свою величину при снижении энергии нейтронов, т.е. именно открытие в этом и состояло – что сечение взаимодействия нейтронов, идущие через образование там составного ядра – вот сечение деления, захвата для очень многих ядер увеличивает свою радиоактивность, увеличивают свою величину сечений, при уменьшении энергии нейтронов и более того, был открыт закон – а как оно увеличивается – вот оказалось, что если нарисовать зависимость такую сечения от энергии, то она пропорциональна обратной величине корню квадратному из энергии нейтрона, или Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов? потому что Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?, или Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?.

Значит, Как микроскопические сечения зависят от энергии нейтронов?, так вот, такой закон обратной скорости, он вот стал как жаргонное такое выражение – закон 1/v. Вот когда говорят физики, что сечение имеет энергетическую зависимость 1/v, т.е. это значит, обратную скорости. Скорость нейтронов в два раза меньше, сечение в 2 раза больше. Еще раз в 2 раза меньше, еще раз в 2 раза больше.

Вопрос – это для всех сечений?

Не для всех. Но для очень большого количества элементов. Рассеяние не подчиняется этому закону, потому что рассеяние не идет через составное ядро.

Вопрос – это для микроскопических сечений?

Это только для микроскопических. Мы сейчас говорим только о микроскопических сечениях.

Вопрос – это относится и к sf, и к sc и st?

И сечение деления, и сечение захвата.

Ну вот, когда было сделано это открытие – закона 1/v, то уже объяснение, когда что-то открыто, сделать проще вот, что-то предсказать трудно, когда уже открыто, то проще. И действительно, объяснение очень простое. Вот если вот имеется ядро, и вот имеется нейтрон, который летит с какой-то скоростью v. Пусть ядро имеет диаметр dя. Мы с вами знаем, что кулоновские силы, которые действуют на заряженные частицы, это силы отталкивания, ну, в данном случае. И они дальнодействующие. А вот ядерные силы, которые действуют между нейтронами или между нейтронами и протонами, это очень мощные силы, но короткодействующие. Значит, вероятность нейтрону захватиться ядром будет тем больше, чем больше времени нейтрон проведет вблизи ядра.