«Введение в особенности взаимодействия ионов с ядрами при высоких энергиях».

Вторичные электроны, тормозясь в веществе, образуют вторичные тормозные фотоны, которые, как и первичные фотоны взаимодействуют с атомами вещества посредством тех же механизмов. Поэтому наряду с потоком вторичных электронов возникает поток вторичных фотонов. Энергия фотонов и электронов с ростом глубины проникновения уменьшается. Этот процесс получил название электронно-фотонных ливней.Взаимодействие нейтронов с веществом Припрохождениинейтроновчерезвеществоонивзаимодействуют,восновном,сядрамиблагодарядействию ядерных сил.При низких энергиях преобладаетупругое рассеяниенейтроновнаядрах(рис.5).Нейтроныпроходят через вещество, например, свинец, меняют направление движения, почти не меняя своей энергии.Рисунок 5 – Пример траектории нейтрона в веществе с высоким атомным номеромСростомэнергиинейтроновувеличиваетсявкладнеупругогорассеяния,когдаядрооказываетсяввозбужденном состоянии.Существеннымоказываетсявкладядерныхреакций,врезультатекоторыхвозникаютнейтроны,заряженные частицыиядраотдачи.Средиядерныхреакцийвыделяются процессыделениятяжелыхядерподдействиемнейтронов. Условно нейтроны делятся на медленные (En≤ 1 кэВ), включающиевсебяитепловые(0.025эВ≤En≤1кэВ),промежуточныенейтроны(1кэВ≤En≤500кэВ)ибыстрые (500 кэВ ≤En).Длямедленныхнейтроновхарактерноупругоерассеяниенаядрах:(A,Z)+n(A,Z)+n´.(1)В результате упругого рассеяния кинетическая энергия первичногонейтронаперераспределяетсямеждунимиядром.Энергиюядраотдачиможновычислить,используя законы сохранения энергии и импульса:(2)где —уголмеждупервоначальнымнаправлением движения нейтрона и направлениемдвижения ядра отдачи.Упругое рассеяние нейтронов может осуществляться при взаимодействии непосредственно с силовым полем без проникновения частицы в ядро (потенциальное рассеяние) и с проникновением (резонансное рассеяние). Потенциальное рассеяние возможно прилюбой энергии нейтронов,резонансноерассеяниепроисходит,когдаэнергия нейтрона близка к энергии одного из уровней ядра.Кроме того, медленные нейтроны могут испытывать неупругое рассеяние:(A,Z)+n(A,Z)*+n´(3)Энергию ядра отдачи можно вычислить, исходя из законов сохранения энергии и импульса. Максимальная энергия ядра отдачи составляет:(4)При движении нейтронов в веществе в результате их столкновенийсатомнымиядрамипроисходитуменьшениеихэнергии.Замедлениенейтроновнаиболееэффективно осуществляетсяввеществе,массаядеркоторогосравнима с массой нейтронов.Таким веществом является,например, парафин, содержащий водород.ЗАКЛЮЧЕНИЕВзаимодействиетяжелых ионов с ядрами характеризуется коренной перестройкойучаствующих в реакции ядерных систем, содержащих сотни нуклонов. Все это приводит к разнообразию каналов реакции — путей, по которым проходят изменения взаимодействующих ядер.При этом может происходить как полное слияние иона с ядром, таки передача от иона к ядру или наоборот различного числа нуклонов(от одного до нескольких десятков или целого сгустка ядерной материи). Образующаяся ядерная система может быть неустойчивойи распасться за очень короткое время (~ 10−20 с), а может достигнуть теплового равновесия и существовать очень большое по ядерным масштабам время. Распад этой системы может быть связан какс эмиссией отдельных нуклонов, так и с развалом ее на две примерно равные части. Таким образом, изучение ядерных реакций стяжелыми ионами позволяет получать важные данные о коллективном ядерном движении большой амплитуды, которая характеризуется предельно большим изменением ядерной формы, сильным и неоднократным перераспределением энергии между различными степенями свободы системы.При высоких энергиях ионы могут взаимодействовать с ядрами атомов или молекул через различные процессы, такие как рассеяние, рождение пар, ядерные реакции и т.д. Важную роль играют энергия и масса частиц, участвующих в реакции.При достаточно высоких энергиях кинетическая энергия ионов может быть достаточна для преодоления кулоновского барьера и вызвать ядерные реакции. Например, при столкновении протонов или других ядерных частиц с ядрами атомов могут происходить реакции синтеза ядер, такие как горение термоядерной реакции в звездах.Также при высоких энергиях могут происходить различные процессы, связанные со взаимодействием ионов с электронами в атоме. Например, ион может столкнуться с атомом и вырвать электрон из его оболочки, что приведет к ионизации атома. Такие процессы играют важную роль в радиационной физике и взаимодействии излучения с веществом.Ион-ядерное взаимодействие при высоких энергиях имеет широкий спектр применений, от исследования элементарных процессов при столкновениях частиц до применения в ядерной энергетике и ракетостроении. Понимание этих процессов имеет большое значение для развития современной физики и технологий.СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВВведение в физику тяжелых ионов: Учебное пособие / Под. ред. Ю.Ц. Оганесяна. М.: МИФИ, 2008. – 424 с.А. Т. Дьяченко Динамический подход при описании взаимодействия тяжелых ядер // Записки Горного института. 2005. №. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dinamicheskiy-podhod-pri-opisanii-vzaimodeystviya-tyazhelyh-yader (дата обращения: 19.04.2024).Черняев А.П., Белоусов А. В., Лыкова Е. Н. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом: Учеб. пособие — М.: ООП физического факультета МГУ, 2019 — 104 с.: с ил.— (Библиотека медицинского физика)ISBN 978–5–6042768–5–3