Бомбардировка нейтронами
Октябрь 5th, 2008 by admin Posted in Бомбардировка нейтронами
Как только был открыт нейтрон, физики сразу решили использовать
его в ядерных реакциях в качестве бомбардирующей
частицы (что и привело к получению радиоизотопов в огромных
количествах). Однако у нейтрона нет заряда, и он плохо
подходил для этой роли, так как нейтрон невозможно ускорить
при помощи магнитного поля, а ведь именно этот способ применяется
во всех типах ускорителей частиц.
В 1935 году американский физик Роберт Оппенгеймер (1904—
1967) нашел выход из сложившейся ситуации. Он предложил вместе
нейтрона использовать дейтрон. Дейтрон состоит из относительно
слабо связанных друг с другом протона и нейтрона.
Дейтрон обладает электрическим зарядом (+1), значит, его можно
ускорять. Когда разогнанный дейтрон подлетает к ядру-мишени,
то положительно заряженное ядро начинает отталкивать протон
дейтрона, иногда с достаточной силой, чтобы тот «оторвался»
от нейтрона. Протон отлетает в сторону, однако нейтрон, поскольку
силы отталкивания на него не действуют, продолжает
лететь в сторону ядра и в случае попадания может к нему присоединиться.
В результате происходит (d, /?)-реакция по типу, описанному
в уравнениях 10.3 и 10.5.
Да, сами нейтроны ускорять нельзя, но это не так уж и важно.
Более того, нейтрон, не притягиваемый и не отталкиваемый электрическим
зарядом, попадет в ядро (в случае правильного прицеливания),
даже если его кинетическая энергия очень мала.
В 1930-х годах ученые получали потоки нейтронов в результате
бомбардировки атомов альфа-частицами. Смесь из источника
альфа-частиц и бериллия служила очень удобным источником
нейтронов.
Ядро-мишень может присоединить нейтроны, не выделяя
при этом никаких частиц. За счет полученной от нейтрона кинетической
энергии ядро переходит в возбужденное состояние
и просто излучает избыток энергии в виде протона гамма-луча.
Это (п, у)-реакция. При записи такой реакции можно не указывать
уровень энергии:
Cd”4 + у -> Cd115 (Уравнение 10.9)ИЛИ
Cdll4(«, y)Cd”5.
Таким образом, для получения изотопов с большим атомным
числом нейтрон использовать даже удобнее, чем дейтрон.
Часто образующийся в результате бомбардировки нейтрона
изотоп является радиоактивным и распадается, испуская бета-
частицу. В результате этого массовое число остается неизменным,
однако атомное число увеличивается на единицу. Например,
период полураспада бета-излучателя кадмия-115 равняется
45 дням, после чего он превращается в индий-115.